戴森球︱一個「毀滅」太陽系水星、金星和火星的科學幻想

2020-12-06 李論科學

戴森球的概念想必大家很清楚,光名字聽起來都很具有誘惑力!吸引了很多喜歡科幻人士的無限遐想。這個概念是想圍繞恆星建造一個巨型結構,以便收集恆星全部的輸出能量。將為更先進的文明提供巨大的能量。

戴森球是以天體物理學家弗裡曼·戴森(Freeman Dyson)的名字命名的。戴森提出,為了維持和發展基礎設施,這些未來的文明將需要比他們的星球所能提供的大得多的能源。這個概念很炫酷,很有未來感,所以多年來一直出現在科幻小說中。那麼,為什麼弗裡曼戴森(Freeman Dyson)會哀嘆這個想法是以他的名字命名的呢?這樣不好嗎?

肯定不好,人家可是天體物理學家,又不是科幻作家,整出來一個科幻名詞!實屬無奈。

目前來看為什麼說這個想法很科幻呢

太陽是離地球最近的恆星,直徑是地球的109倍,重量是地球的30多萬倍。圍繞太陽建造一個外殼將需要難以想像的資源、精力、時間和金錢。保守估計需要的資源比我們整個太陽系的資源都要多,畢竟是要圍太陽,這不可不是包一個籃球那麼簡單,而這只是第一個問題。

據我們所知或所能想像的任何材料,都無法建造起如此巨大的結構,並能承受其結構自身帶來的壓力,而且太陽巨大的引力也會使整個結構不穩定,有與恆星相撞的危險。

還有重力的問題。如果地球建在球體之外,來自太陽的引力將太弱,無法維持我們目前的軌道。如果地球在球體內,引力會太強,會把地球拉向太陽。

那麼這個傳統的戴森球有多大規模呢?據估計,光球體的框架就需要1.7 x 10立方米的材料,或約2打行星資源(一打12瓶哈)。現在別說讓我們去開採這麼多資源,就是有人把著24個球送到我們家門口,我們都沒辦法處理。收集這麼多材料估計得到天荒地老!

那麼,戴森球體的想法完全是幻想嗎?不不不,不完全是。你看,有一種方法可以解決以上所有的問題,只需要簡單地改變幾何結構,說不定未來就可以實現。

如果我們不製造戴森球體,而是在恆星周圍創建圓環或面板,這就解決了我們剛才提到的所有問題。圍繞恆星放置成群的手機面板,這些面板有穩定的軌道,並且會被太陽輻射的壓力向外推。面板的直徑必須小於等於1千米,並且薄如錫紙。它們會將光線反射到太陽能發電廠,使用這個過程,我們將有比現在多1萬億倍的可用能量,

這個想法聽起來仍然有些問題,假設我們現在就開始構建收集面板,並在不久的將來建立起集群。這仍然是一個需要大量資源的龐大工程。如此多的資源怎麼來,我們不可能挖自己家吧!再說挖地球也不夠。所以還是挖水星、金星、火星是首選,這樣才能構建起類似戴森球的設想。我們肯定先從水星開始,因為這顆行星離太陽近,而且水星的鐵核約佔其質量的40%,地殼中的氧氣將為我們提供製造赤鐵礦所需的原材料,赤鐵礦是一種具有高度反射性的原始鏡子。水星的低重力也會使我們很容易將收集面板發射到太空中供我們使用。

一開始建設的速度會很慢。在水星上有限的能源供應和為數不多的製造工廠設備意味著,第一個收集器的建造大約需要10年的時間,在這之後,隨著太陽能收集面板的增加,能源供應的增加,水星開採力度的增加,收集面板的製造速度將呈指數級增長。在大約70年後,我們將在戴森集群上有一個良好的開端,水星開採完了,就可以去金星了,但我們還必須弄清楚如何同步面板,使它們不會相互碰撞,這是個複雜而又龐大的工程,目前不敢想。

有一個科學領域致力於回答這些問題並概念化太空建設。天文工程師也在認真地看待像戴森群這樣的想法。有些公司已經在為小行星採礦做準備,而3D印表機也能夠生產大型反射鏡。但這真的是我們文明進步的最佳途徑嗎?

像太陽這種G級恆星只能利用自己氫燃料的10%。如果我們想要100%的效率,還有其他收集能量的方法。例如,黑洞能量可以從霍金輻射或入射物質產生的熱量中獲得。我們也可以利用黑洞自轉產生的角動量,這話有點遠了,只是說宇宙的能源很多,未來說不定確實能實現。

戴森集群的另一個想法是創建一個小部分集群,例如:大型光帆群!以更高效、更持久、更經濟的方式獲取能量(畢竟,戴森集群只能在恆星活著的時候提供能量)。

甚至有猜測稱,2015年在環繞KIC 8462852恆星的軌道上發現了一個戴森球體。克卜勒望遠鏡觀察到這顆恆星的光有奇怪的波動。正常情況下,即使像木星這樣巨大的行星使一顆遙遠的恆星變暗,光線也只會下降1%。然而,望遠鏡觀察到這顆恆星光線變暗了20%,你認為這可能是智慧生命在收集恆星能源嗎?

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