戴森球是最佳恒星能量捕捉器？

发布时间：2023-09-18 12:44:28 所属栏目：外闻来源：

导读：戴森球是最佳恒星能量捕获器？

在现实生活中，随着文明的发展，我们对能源的需求也将飞速增长。为了向更高级的文明一步一步地跃进，高瞻远瞩的人类最终将不只是满足于消耗掉地球上的能源而向太阳不遗余力的求助。

戴森球是最佳恒星能量捕获器？

在现实生活中，随着文明的发展，我们对能源的需求也将飞速增长。为了向更高级的文明一步一步地跃进，高瞻远瞩的人类最终将不只是满足于消耗掉地球上的能源而向太阳不遗余力的求助。

1959年，物理学家弗里曼·戴森就设想了一种围绕太阳的人造天体——戴森球。它是一种巨型的太阳能收集结构，与卡尔达肖夫Ⅱ级文明相对应。从提出以来，戴森球就成为了天体物理学和工程学的一个重要研究课题。那么，戴森球应该是什么样的呢？我们又如何建造它呢？

在戴森提出自己建议的时候，他就设想出了三种不同类型的戴森球体：戴森壳、戴森云和戴森气泡。下面，就让我们来逐个了解一下它们。

在科幻小说中，最常见的就是戴森壳了，它是一个固体球壳，完全包围着太阳，百分百接收来自太阳的辐射，然而这种形式的戴森壳并不现实。

首先，建造包裹恒星的巨型结构需要大量的材料，可能比太阳系现有的固体材料还多。其次，如果想让戴森壳具有人造引力，它必须以1200千米/秒的速度绕太阳旋转，该速度是光速的0.4%，相当于一周多一点的时间内绕着太阳转完一周。即使是此时，硕大无比的戴森壳所承受的内应力也是巨大的，但是目前世界上没有任何已明确无误地发现的材料表面粗糙度能够承受。

不过，虽然戴森壳对于太阳这么大的恒星来说不太实际，但是对于像M类红矮星（恒星质量小于0.4倍太阳质量）这样的较小恒星来说，戴森壳还是有存在可能的。戴森壳表面积巨大，且实心球壳的质量足够大，能够在表面产生重力作用，让生物和物体可以呆在戴森壳表面，而不是漂浮在太空，因此戴森壳是潜在的生物圈。这对我们寻找外星人也是一个启示，有的外星人有可能就生活在这样的戴森壳里。

戴森云就是一组放置在太阳轨道上的携带太阳能面板的卫星，为了收集到更多的能量，这些太阳能面板必须非常大，而且戴森云需要在收集太阳能的同时，抵消自身重量带来的引力。

戴森云的优点是可以分步建造，我们可以先发射一颗卫星，再将这颗卫星收集的能量应用在下一颗卫星上。不过，当越来越多的卫星围绕太阳旋转时，卫星轨道的配置就会变得很困难，科学家需要注意避免轨道的相交和由轨道重叠造成的周期性日蚀。而且卫星与彗星、小行星和流星的碰撞会破坏轨道的排列，而且与其他行星的引力相互作用也会影响卫星轨道。另外，由于戴森云中单个卫星的表面积和质量相对较小，几乎不提供重力，它很难被用作人类的生物圈。在我们利用戴森云获取能量储存时，人类仍需要小心翼翼地生活在风力发电的地球或其他地磁辐射的行星上。

然而，构建戴森气泡可能比构建戴森云更加困难，因为引力相互作用和碰撞对它的影响更大。重力效应或撞击不会使戴森云完全失去作用，大多数情况下，它们只是使卫星偏离轨道。然而，静止的戴森气泡得益于所有卫星排列组成的精确结构，一个非常小的相互作用可能会破坏整个结构的稳定性，从而可能导致它们落入太阳。因此，戴森气泡需要非常先进的控制系统。当然，戴森气泡也无法为人类提供合适的生物圈，理由与戴森云相同。

假设戴森云的轨道半径为1个天文单位（地日距离），以此为半径的球面积约2.8×1017平方千米。即使我们不要求戴森云完全包围整个太阳，也需要非常多的卫星和建造卫星所需的材料。同时，制造卫星和将它们送到轨道上也需要大量的能量。

为了获得巨量的材料，我们可能需要拆解一整颗行星。在所有的候选行星中，水星似乎是最好的选择，它非常靠近太阳，并且富含金属。水星的质量是3.3×10^23千克，其中一半以上都可以用作原材料，生产太阳能收集器。水星没有大气，表面重力仅为地球的三分之一，相对来说，向太空中发送卫星更容易。

由于水星环境比较严苛，整个开采原料、建造面板和发射卫星的过程由一批自动化机器完成，包括：太阳能收集装置、开矿机、精炼机和发射装置。我们可以先放置一批太阳能收集器，利用收集的能量开采矿石、精炼稀有元素、制造和发射卫星。发射的卫星又可提供更多的物质，因此，商业发射速度可按指数式增长。

如果戴森球是Ⅱ级文明发展的必经阶段，我们就可以通过一些戴森球可识别的特征，揭示它们和外星文明的存在。

从塔比之星的事件中，我们可以看出，日食就是戴森球的一个可识别特征。如果我们目睹了较大规模的日食，但是恒星却没有相应的位置摆动（行星会造成恒星轻微晃动），这表明我们很可能发现了一个戴森云。同样地，如果我们看到一颗恒星出现了由巨大的、黑暗的天体造成的极其缓慢的日食现象，那么天体很可能是戴森气泡。因为戴森气泡相对于恒星静止，它只会跟着恒星相对于我们缓慢运动，并造成日食。

戴森壳可能更难探测，因为它们完全吸收了恒星发出的所有可见光，所以任何传统望远镜都看不到它们。然而，我们可以探测到戴森壳的辐射——红外辐射。一般情况下，一个种族并不能100%使用掉戴森壳内表面收集的能量，而且它们利用的能量也会产生热量，剩余的能量会以较低的频率从外表面辐射出来。如果我们探测到一个非常大的低频红外源，那很可能是戴森壳的伴随效应。

当我们接近星际发展水平时，对宇宙的探索和发现需要更多的能源，充分地利用太阳是必然选择。无论是何种形式的戴森球，都代表着一个种族成为星际种族的转折点。

在卡尔达肖夫等级中，Ⅰ级文明已经掌握其星球的资源，Ⅱ级文明能够利用一个恒星的所有能量，Ⅲ级文明能够利用单一星系的所有能量。目前，人类文明处于0级文明晚期。科学家预测，人类很快就能够完全控制整个地球的资源了，届时人类便需要建造戴森球，来获取太阳的能量。

（编辑：汽车网）

【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容!