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Dyson Sphere:太陽から豊富なエネルギーを抽出する究極のメガストラクチャー

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ダイソン球は、太陽 (​​または他の星) を完全に取り囲み、そのエネルギーを利用する提案されたメガストラクチャーです。太陽の出力エネルギーは約 4×1026 W であり、技術の進歩に伴い高まるエネルギー要件を容易に満たすことができます。太陽からすべてのエネルギーを搾り取るのに役立つ革新的な巨大構造物を構築するための理論を策定することはできますが、実用的な意味でそれを行うことは、現在、人類のエンジニアリング能力の範囲を超えています.

人類の歴史は、私たちが使用するエネルギーによって形作られてきました。最初は生の筋肉を使っていましたが、火を発見し、それを制御してエネルギーを引き出す方法を学びました.その後、石炭と石油を使用して巨大な産業活動を推進することを学びました。その後、原子核の時代が到来し、原子核を分割して膨大な量のエネルギーを利用する技術を学びました。連続する各ステップで、私たちはこれまで達成されたことのないレベルまでエネルギー利用を増加させ、種として大幅に進歩しました。現在、私たちは増大するエネルギー要件を満たすために、再生可能なエネルギー源を収穫する新しい方法を検討しています。

人類がさらに進歩するにつれて、地球の資源を完全に制御できるようになる可能性があります。その段階で、私たちはおそらく資源を使い果たし、宇宙の他の居住可能な場所を探索して植民地化することが緊急に必要になるでしょう.ただし、宇宙は複雑なため、侵入するには膨大な量のエネルギーが必要になります。幸いなことに、私たちは太陽系の究極のエネルギー源である太陽をどこで手に入れるかを知っています。

長い間、科学者たちは太陽光発電の威力を知っていましたが、ソーラー パネルではそのほんの一部しか利用できません。潜在的な。しかし、太陽のエネルギーをすべて集める方法を考案できたらどうでしょうか。もしそうなら、ダイソン球と呼ばれる何らかの形の巨大構造物を使用する可能性が高い.

ダイソン球

ダイソン球は、太陽 (​​または他の星) を完全に取り囲み、そのエネルギーを利用する提案されたメガストラクチャーです。人類にとって、ダイソン球を作ることは、私たちの祖先が車輪を発見したのと同等の技術的飛躍となるでしょう。ダイソン球は、惑星種から星間種への転換に役立つ可能性があります。

ダイソン球のアイデアは、フリーマン ダイソンという物理学者が論文「恒星の人工赤外線源の探索 」。彼は、文明が技術的に進歩し、惑星のエネルギー源を使い果たすにつれて、惑星の外でエネルギーを抽出する必要があると仮定しました.最も近い星からエネルギーを抽出するのが最善の策です。そのためには、高度な文明が太陽の周りに人工球体を作成して、その膨大な量のエネルギーを利用する必要があります。フリーマンは、太陽を包み込む文字通りの固体球体は重力的に不安定であり、太陽系のすべての惑星を組み合わせた場合よりも多くの物質を必要とするだろうと意見を述べた.代わりに、彼はダイソン球が数百万の個々の太陽収集衛星から作られる可能性があると考えました.

太陽系のダイソン球は、半径 1 天文単位、最小表面積は 2.72x 1017 km2 で、これは地球の表面積の約 6 億倍です。太陽の出力エネルギーは約 4×1026 W で、技術の進歩に伴い高まるエネルギー要件を容易に満たすことができます。

ダイソン球のバリアント

この概念が最初に提案されて以来、ダイソン球の多くのバージョンが、実用的な実現可能性を向上させるために設計されてきました。ダイソン球の最も人気のある 2 つのバージョンを見てみましょう:

ダイソン スウォーム

元のダイソン球の定式化に最も近いバリアントは、ダイソン群です。この設計手法では、太陽の周りを密集して周回する多数の独立した太陽光発電衛星 (または高度なソーラー パネル) があります。基本的には、さまざまな形式の無線エネルギー転送方法を使用して、これらの群れのコンポーネントと地球の間でエネルギーを転送するという考えです.

このアプローチに関連する 2 つの主な利点は、個々の周回コンポーネントを要件に基づいてサイズ変更できることと、この構築を段階的に行うことができることです。

ダイソンの群れ (写真提供:Віщун/Wikimedia Commons)

このアプローチの欠点は、天体物理学のダイナミクスを包括的に説明していないことです。これは、太陽の周りの衛星構造の群れを周回させようとしているときに発生します。より多くの太陽光収集衛星を送り始めると、軌道の安定性を維持することがますます困難になります.

ダイソン バブル

ダイソン球を実装する別のアプローチは、ダイソン バブルと呼ばれるものを使用することです。ダイソンの群れのように、ダイソンの泡はいくつかの独立した構成要素で構成されていると理論化されています。ただし、落とし穴があります…これらの構造物は太陽を周回しません!

ダイソン バブルでは、スタタイトを使用してエンベロープ コンストラクトを実装することが提案されています。スタタイトは、ソーラーライトセイルを使用して宇宙に吊り下げられた衛星です。ソーラーライトセイル自体は、大きな鏡に太陽光が及ぼす放射圧を使用して衛星推進力を実現するという仮説上の概念です。 Statites は太陽に対して静止していますが、互いに独立しています。

ダイソン バブル (写真提供:ウィキメディア コモンズ)

現在の材料科学の進歩により、このアプローチの実用性はほとんどありません。太陽の周りにある 100% 反射するスタタイトは、1 平方メートルあたり 0.78 グラムの密度が必要です。このような超低密度材料は、実験室でまだ製造されていません。通常の印刷用紙でも、1 平方メートルあたり約 80 g の密度があります。密度が 0.78 gms/m2 のパネルを作成するには、材料科学に関する深い知識が必要です。

太陽からすべてのエネルギーを搾り取るのに役立つ革新的な巨大構造物を構築するための理論を策定することはできますが、実用的な意味でそれを行うことは、現在、人類のエンジニアリング能力の範囲を超えています.太陽の周りに太陽を収集する衛星またはスタタイトの群れまたは泡を構築、展開、および維持するためのインフラストラクチャを設定することは、現在地球上にあるリソースではまったく不可能です.真のダイソン球を構築するには、George Dvorsky が提案したように、何らかの形の「自己複製」マシンが必要です。


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