Daisono sfera: kaip kosmose gauti energijos? (Video, Konkursinis straipsnis)

1961 m. į kosmosą pakilo pirmasis žmogus, 1969 m. JAV astronautai išsilaipino Mėnulyje. Kaip sakė Neilas Armstrongas, tai „mažas žingsnelis žmogui, bet milžiniškas šuolis žmonijai". Nuo tada žmonijos horizontai vis labiau plečiasi. Žmonių skaičius didėja, jau ir dabar vos užtenka Žemės resursų, todėl pradėta žvalgytis į kosmosą. Yra kompanijų, kurios planuoja siųsti žmones į Marsą. Taip pat mokslininkai turi daugybę sumanymų, kaip išsikelti iš Žemės ribų. Tam reikalinga raketų mokslo pažanga.

Dideliems atradimams reikalingas milžiniškas energijos kiekis. Viena iš tokių didelių idėjų yra Mėnulio kolonizavimas, kuris būtų kitų žmonijos apsigyvenimų kosmoso platybėse pradžia. Mėnulyje yra gausybė naudingųjų iškasenų, jas būtų galima naudoti statant bazes kosmoso erdvėje. Taip pat Mėnulis yra puiki vieta išbandyti dizainus kitoms kosmoso kolonijoms, kurioms reikia apsirūpinti daugeliu dalykų, tokiais kaip žemiškų sąlygų užtikrinimas kosmoso gyventojams, industrija, statybos, socialiniai dalykai ir energija. Mėnulis būtų puiki medžiagų gavybos vieta ir taip pat įkvėptų dizainus Marso bazėms bei gyvenvietėms kosmoso erdvėje.

Šiame straipsnyje mes gilinsimės į energijos gavybą ir kosminius megaprojektus. Mokslininkai turi idėjų, kaip kosmose gauti energijos. Viena iš jų idėjų yra Daisono sfera. Šią idėją pasiūlė amerikiečių fizikas ir matematikas Frymanas Daisonas. Daisonas sugalvojo daugybę idėjų savo srityse, bet žinomiausia iš jo idėjų yra Daisono sfera. Ši mokslininko idėja yra hipotetinė konstrukcija, skirta patenkinti masyviam energijos poreikiui. Daisono sfera padės žmonijai pasiekti dar neregėtas technologines aukštumas, tam suteikdama praktiškai neribotą kiekį energijos. Dabar pasigilinkime į šios konstrukcijos esmę.

Daisono sfera - tai projektas, kurį įvykdžius, bus galima gauti energijos tiesiai iš Saulės. Daisono sfera statoma apgaubiant Saulę kokiu nors paviršiumi, kuris atspindi šviesą ir šilumą, tai surenkama kolektoriuje, o po to ši energija yra panaudojama kitiems tikslams. Tik bėda ta, kad vientisas apvalkalas gali būti pažeistas kokio nors asteroido, todėl būtų geriau statyti daugybės veidrodžių spiečių. Deja, viskas ne taip paprasta. Tam reikia be galo daug išteklių, energijos ir darbo.

Aišku, kad Daisono sferos statyboms reikia aiškaus plano ir susitarimo. Pasak kanadiečių futuristo Džordžo Dvorskio, vienas iš būdų, kaip tai padaryti, yra medžiagų šiam megaprojektui gavyba Merkurijuje, nes jis yra arčiausia Saulei planeta. Taip pat Merkurijus turi savyje daug metalų, šioje planetoje nėra atmosferos ir Merkurijaus traukos jėga siekia tik trečdalį Žemės gravitacijos, todėl leisti Daisono sferos detales į Saulę yra geriausia būtent nuo Merkurijaus. Detalės turi būti ilgai išsilaikančios, nes remontuoti Daisono sferas sudėtinga.

Skrydžiai į kosmosą brangūs, remontams reikia sudėtingos technikos, žmogus, kuriam reikėtų remontuoti, turėtų ilgai būti kosminėje erdvėje. Tikiuosi, kad jums jau aiškiau, kodėl Daisono sferos turi ilgus metus veikti be jokių trikdžių. Taip pat geriausia, jeigu detalės nebrangios, nes megastruktūrai jų reikės daugybės. Iš šių sąlygų galima padaryti išvadą, jog geriausias dizainas Daisono sferos dalims - labai ploni metaliniai veidrodžiai, palaikomi keleto strypų, panašiai kaip aitvarai. Dabar metas pagalvoti, kaip pastatyti tuos veidrodžius į vietą.

Švedų futuristas, vardu Andersas Sandbergas, siūlo tokį šio megaprojekto statybos planą. Šiame futuristo plane Merkurijų kasinės robotai, jiems reikės priežiūros, todėl robotus prižiūrės grupė žmonių. Robotams reikia energijos, todėl orbitoje aplink Merkurijų bus keli saulės elementai. Šie prietaisai teiks robotams energijos, kurią jie naudos planetos kasybai ir žemės rafinavimui, kad išgautų metalus. Metalai bus naudojami kuriant plonus veidrodžius, kurie bus Saulės orbitoje. Šie veidrodžiai vos tik pagaminti būna susispaudę, bet paleisti į orbitą išsiskleidžia. Veidrodžiai suteiks energijos pagaminti dar daugiau tokių pat veidrodžių. Taip vykstant gamybos procesui, Daisono sfera gali būti užbaigta gana greitai. Kai kurie apžvalgininkai mano, kad šį projektą būtų galima užbaigti per laikotarpį, kuris gali užtrukti nuo 25 iki 50 metų.

Daisono sferomis taip pat domisi mokslininkai, ieškantys kokių nors ženklų iš civilizacijų, esančių už Saulės sistemos ribų. Viena nežemiško intelekto paieška susidomėjusi grupė vadinasi SETI. Ši mokslininkų grupė aktyviai ieško kosminių signalų, kuriuos galėjo paleisti kokia nors nežemiška civilizacija. Kosminės civilizacijos yra skirstomos pagal Kardaševo skalę. Šią skalę sugalvojo rusų astrofizikas Nikolajus Kardaševas. Skalė iš pradžių turėjo šiuos tipus: I tipas, II tipas, III tipas. Po kiek laiko kai kurie dar išskyrė IV tipą.

Kardaševo skalė civilizacijas skirsto pagal tai, kiek jos sunaudoja energijos. I tipo civilizacijos sugeba pasinaudoti visos savo planetos energija, II tipo gali pasinaudoti savo žvaigždės sistemos teikiama energija, III tipo civilizacijos sugeba gauti energijos iš visos galaktikos, o IV tipo civilizacijos - iš kelių galaktikų. Šie tipai yra skirstomi dar į tarpinius tipus.

Pavyzdžiui, I tipe yra civilizacijų nuo pirmykščių genčių iki pažangos lygio, kurį galėtumėme pasiekti po kokių kelių šimtų metų. Kuo aukštesnis tipas pagal šią skalę, tuo nesuprantamesni civilizacijų motyvai. Dėl šio teiginio manoma, kad nežemiškų civilizacijų reikėtų ieškoti panašaus tipo į mūsų. II tipo civilizacijų kol kas dar neradome, bet maždaug tokio tipo civilizacijų geriausia ieškoti. Manoma, kad III ir IV tipo civilizacijų mūsų galaktikoje nėra. Gal tai visai į gerą, nes tada mums nėra trukdžių siekiant šių tipų. Šiuo metu manoma, kad Žemė pagal šią skalę yra 0,7 tipo civilizacija. Daisono sfera padėtų mūsų civilizacijai pasiekti II tipą.

Tikiu, kad šiame amžiuje mes padarysime daug nuostabių atradimų. Šie atradimai - tai milžiniška žmonijos pažanga. Žmonijos istorija - tai civilizacijos tobulėjimo istorija. Iš pradžių atradome ugnį, po to sugalvojome, kaip išgauti energijos iš vėjo ir vandens judėjimo, vėliau buvo išrasta garo mašina ir taip prasidėjo pramonės perversmas. Žmonės pradėjo vartoti vis daugiau energijos ir galėjo kurti vis didingesnius projektus. Mes nusileidome ant savo planetos palydovo ir taip sau įrodėme, jog mes galime pasiekti neregėtas technologines aukštumas ir patys save nustebinti. Mes galime pasiekti I ir II tipą pagal Kardaševo skalę, jeigu pasistengtume remti pažangias technologijas kuriančius žmones, mąstytumėme apie tai, kaip mums plėtoti kosmoso projektus, tokius kaip asteroidų, kitų planetų kasyba. Didėjant žinių kiekiui, augtų mūsų progresas, ir tai būtų mums visiems į naudą.

Galėčiau teigti, kad didesnė bėda bus Žemei, kuri nežinia ar suspės su augančiu energijos kiekiu. Tikėkimės, kad šis milžiniškas energijos kiekis bus panaudotas išmintingiems tikslams. Geriausia, jeigu ši gauta energija būtų panaudota kosmoso užkariavimui, tarkime naujų megastruktūrų kūrimui arba kelionėms į kitas žvaigždes. Tikiuosi, jog civilizacija, sugebanti iškasti ir išardyti visą planetą, panaudoti visus tos planetos resursus, kuriant lengvus ir milžiniškus veidrodžius, kuriais apjuosiama už gimtąją planetą tris šimtus tūkstančių kartų masyvesnė žvaigždė, turės proto nesusinaikinti neišnaudodama viso savo potencialo, tiesiog tapdama nereikšminga, neišmintinga dulkele erdvės ir laiko platybėse.

Autorė Elzė Rauličkytė, Raseinių Šaltinio progimnazijos 7 klasė

Šaltiniai:

• Wee, 2016: Wee, Alastair. The Dyson Sphere. http://large.stanford.edu/courses/2016/ph240/wee1/
• Dvorsky, 2012: Dvorsky, George. How to build a Dyson sphere in five (relatively) easy steps. http://www.sentientdevelopments.com/2012/03/how-to-build-dyson-sphere-in-five.html
• Sandberg, 2012: Sandberg, Anders. Dyson Sphere FAQ. http://www.aleph.se/Nada/dysonFAQ.html
• Darling, 2001: Darling, David. Kardashev civilizations https://www.daviddarling.info/encyclopedia/K/Kardashevciv.html
• Shostak, 2009: Shostak, Seth. When Will We Find the Extraterrestrials? https://web.archive.org/web/20150415115307/http://archive.seti.org/pdfs/Shostak-spring2009-EnS.pdf
• Osmanov, 2015: Osmanov, Z. On the search for artificial Dyson-like structures around pulsars. International Journal of Astrobiology. https://www.cambridge.org/core/journals/international-journal-of-astrobiology/article/on-the-search-for-artificial-dysonlike-structures-around-pulsars/F81897B07199173A573226D4DC8B77A7
• Hollingham, 2015: Hollingham, Richard. The new head of the European Space Agency has a plan – for humanity to build a ‘village on the Moon’. Richard Hollingham asks him why. https://www.bbc.com/future/article/20150712-should-we-build-a-village-on-the-moon
• Cao, 2020: Cao, Sissi. Elon Musk Reveal’s SpaceX’s Timeline for Landing Humans On Mars. https://observer.com/2020/12/elon-musk-says-spacex-will-land-humans-on-mars-in-a-few-years-if-theyre-lucky/
• Johnson, Holbrow, 1977: Johnson, Richard D.; Holbrow, Charles. Space Settlements: A Design Study. https://web.archive.org/web/20091214010802/http://settlement.arc.nasa.gov/75SummerStudy/Table_of_Contents1.html 
• Paez, 2018: Paez, Danny. On kardashev scale of alien advancement, humans rank pathetically low https://www.inverse.com/article/40830-kardashev-scale-alien
• Nuotraukos šaltinis: https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=7526957.
• Video anglų kalba: Šaltiniais paremtas vaizdo klipas apie Daisono sferą: https://www.youtube.com/watch?v=pP44EPBMb8A
• Šaltiniais paremtas vaizdo klipas apie Kardaševo skalę: https://www.youtube.com/watch?v=rhFK5_Nx9xY.