Зоряні машини клас гіпотетичних мегаструктур які використовують випромінювання зірки для виробництва придатної до викори

Зоряні машини — клас гіпотетичних мегаструктур, які використовують випромінювання зірки для виробництва придатної до використання енергії. Деякі їх різновиди використовують енергію для створення тяги і надання прискорення зірці і її планетній системі в заданому напрямі. Створення такої системи дозволить віднести її творців до цивілізації другого типу за шкалою Кардашева.

Діаграма зоряної машини класу C (у масштабі), побудованої біля зірки, схожої на Сонце. Вона складається з часткового рою Дайсона, що включає 5 кілець Дайсона, що збирають сонячну енергію (компонент класу B) і великого статичного двигуна Шкадова (компонент класу A). Вид з точки нижче площини екліптики на відстані приблизно 2,8 а.о. Система прискорюється в напрямі, що задається вектором, що проходить від центру зірки до центру двигуна Шкадова, який висить над північним полюсом зірки (по відношенню до екліптики) на відстані 1 а.о. від неї.

Існують три різновиди подібних мегаструктур.

Клас A (рушій Шкадова)

Одним з простих прикладів зоряної машини є рушій Шкадова (названий на честь , який уперше запропонував його конструкцію), або зоряна машина класу A. Вона є силовою установкою зоряного масштабу, що складається з величезного дзеркала, — сонячного вітрила досить великих розмірів, світловий тиск на яке урівноважений гравітаційним тяжінням зірки. Оскільки тиск випромінювання зірки в результаті набуде несиметричного характеру (тобто в одному з напрямів випромінюватиметься більше енергії), різниця в тиску створює тягу, і зірка починає прискорюватися у напрямі ширяючого над нею вітрила. Така тяга і прискорення будуть украй невеликими, але така система може залишатися стабільною впродовж тисячоліть. Планетна система зірки переміщатиметься разом з самою зіркою.

Для такої зірки, як Сонце, зі світністю 3,85 × 10²⁶ Вт і масою 1,99 × 10³⁰ кілограм, загальна тяга, вироблювана відображенням половини сонячного випромінювання, дорівнюватиме 1,28 × 10¹⁸ ньютонів. За часовий проміжок в 1 мільйон років це дасть зміну швидкості на 20 м/с і віддалення від вихідної позиції на 0,03 світлових роки. Через один мільярд років швидкість складатиме 20 км/с, а віддалення від вихідної позиції — 34000 світлових років, що трохи перевищує одну третину ширини галактики Чумацький Шлях.

Клас B

Зоряна машина класу B — це сфера Дайсона або який-небудь з її варіантів, побудована біля зірки. Використовуючи різницю температур зірки і міжзоряного середовища, вона дозволяє добувати з системи енергію, можливо, з використанням термоелектричних явищ. На відміну від рушія Шкадова, така система не призначена для створення тяги. Концепція мозку-матрьошки ґрунтується на уявленні про машину класу B, в якій енергія добувається для певної мети: обробки даних величезним комп'ютером.

Клас C

Зоряна машина класу C об'єднує два попередні класи, здійснюючи як створення тяги, так і генерування енергії.

Оболонка Дайсона, внутрішня поверхня якої частково є дзеркальною, буде одним з можливих варіантів такої системи (хоча, як і звичайна оболонка, вона матиме проблеми із стабільністю). Сфера Дайсона за своєю конструкцією також є двигуном Шкадова, якщо розташування статичних компонентів є асиметричним; додавання можливостей по генерації енергії до компонент такої системи є тривіальним завданням у порівнянні з її спорудженням.

Див. також

Сфера Дайсона

Примітки

Shkadov, L. M.

Література

Stellar engine [ 24 лютого 2021 у Wayback Machine.] (article at the website of the Encyclopedia of Astrobiology, Astronomy and Spaceflight)
Solar Travel [ 4 лютого 2012 у Wayback Machine.] (Astronomy Today, Exploration Section)
Shkadov, L. M. "Possibility of controlling solar system motion in the galaxy, «38th Congress of the , October 10-17, 1987, Brighton, UK, paper IAA-87-613.
Viorel Badescu and Richard B. Cathcart, «Stellar engines for Kardashev's Type II Civilization», 53: 297—306 (2000)
Viorel Badescu and Richard B. Cathcart, «Use of Class A and Class C stellar engines to control Sun movement in the galaxy», Acta Astronautica 58: 119—129 (2006).
Viorel Badescu and Richard B. Cathcart, «Stellar Engines and the Controlled Movement of the Sun», Chapter 12, pages 251—280 IN V. Badescu, R.B. Cathcart and R.D. Schuiling (Eds.) MACRO-ENGINEERING: A CHALLENGE FOR THE FUTURE (Springer, 2006).

[1] Shkadov, L. M.