Сфера Дайсона-Подпригора
Править
Сфера Дайсона-Подпригора (P-Sphere) или термос для звезд. Собственно Сфера Дайсона
Большинство звезд нашей галактики, более холодны чем наше солнце. Красный карлик. Их доля превышает 90 процентов звезд главной последовательности. И спектр излучения таких звезд смещен по сравнению со спектром нашего солнца в красную сторону.
Если человечество когда-нибудь приступит к колонизации других звездных систем, то оно столкнется с проблемой малой распространенности солнцеподобных звезд. Большинство наших соседей это красные карлики. Жить у красного карлика тяжело, он тусклый и холодный, для того что бы он давал достаточно тепла надо что бы планета была расположена очень близко к звезде, но при таком близком расположении приливные силы будут останавливать вращение планеты, и планета будет все время повернута одной стороной к звезде, как луна все время повернута одной стороной к земле. Это плохо для обитаемой планеты. К тому-же цвет излучения красного карлика, совершенно не привычен ни для людей ни для земных растений и животных. Подпригора предлагает довольно простое решение этой проблемы.
Править
Описание структуры проектаПравить
П-сфера (P-Sphere)- это астросооружение, предназначенное для изменения эффективной температуры поверхности звезды, и тем самым для изменения спектрального класса и светимости звезды.
Глубоко в недрах звезд, протекают термоядерные реакции. Они идут при огромных, в миллионы градусов, температурах и очень высоких давлениях. Выделяемая в результате этих реакций энергия передается внешним, более холодным слоям звезды, пока она не достигает ее поверхности. С поверхности эта энергия излучается в космическое пространство. Звезда находиться в термодинамическом равновесии, количество выделяемой энергии, равно количеству излученной в космос.
Поверхность звезды излучает аналогично черному телу, и мощность такого излучения можно определить по закону Стефана-Больцмана, который гласит, что мощность излучаемая с единицы площади пропорциональна четвертой степени температуры поверхности выраженной в градусах Кельвина. Таким образом, температура поверхности звезды зависит от энерговыделения звезды и площади ее поверхности.
Энерговыделение звезды зависит от массы звезды и ее химического состава. Очевидно, что ни массу ни химических состав ни площадь поверхности изменить практически невозможно, казалось бы что тогда и невозможно изменить температуру ее поверхности, но это не так.
Для того что бы изменить эффективную температуру звезды, надо менять не саму звезду, а то, что ее окружает. Так, если окружить звезду сферой из тонкой зеркальной пленки, то температурный баланс поверхности сразу измениться. Это тот же эффект, который мы получаем одевая теплую одежду или укрываясь одеялом. Такая зеркальная сфера, будет отражать излученную звездой энергию, обратно на ее поверхность, и при этом эта поверхность станет дополнительно нагреваться. Если бы мы окружили звезду сплошной зеркальной сферой с идеальным коэффициентом отражения, то звезда бы нагревалась неограниченно. Но нам такое совершенно не нужно, нам надо всего-лишь немного поднять температуру поверхности, например с 3850 градусов Кельвина как у красного карлика M0V, то 5780 градусов Кельвина, как у нашего Солнца.
А для этого надо оставить в сфере открытые участки, сквозь которые будет излучаться энергия в космос. Причем после достижения термодинамического равновесия, сквозь эти открытые участки-окна будет излучатся вся выделяемая звездой энергия. Баланс будет восстановлен, но поскольку доля площади небесной сферы для звезды будет меньше, то ей придется излучать интенсивнее, то есть иметь большую эффективную температуру поверхности.
Сколько процентов площади сферы должно быть зеркальной, для поднятия температуры поверхности до температуры нашего солнца можно видеть на графике:
| График На нем вы можете видеть сколько процентов площади п-сферы должны быть зеркальными чтобы изменить спектральный класс красного карлика на спектральный класс G2, то есть нашего солнца.
А вот так может выглядеть система красного карлика до и после строительства П-Сферы.
Сфера конечно будет черной снаружи. слева вы видите исходный красный карлик, по центру получившийся желтый карлик (или субкарлик) и окружающую его сферу с щелью в плоскости эклиптики. А справа возможное положение планеты…
Немного цифр: При изменении красного карлика M0V с массой 0.47 солнечных и радиусом 0.64 солнечных, мы получим звезду G2VI с массой 0.47, радиусом 0.64 и светимостью в 0.41 от солнечной.
Планета расположенная на расстоянии в 0.64 астрономических единиц от солнца (примерное положение венеры) будет видеть и получать столько же энергии, как земля получает и видит солнце. То есть звезда будет атроформированна, по аналогии с терраформированием планет.
Для создания такой сферы нужна будет металлизированная пленка микронной толщины и при примерной массе квадратного метра в 1 грамм, масса всей сферы будет порядка 2*10^19 кг, что составляет всего 2 процента от массы Цереры, то есть очень не много в планетарных и системных масштабах.
Надо отметить, что так будет выглядеть звезда только сквозь открытые участки п-сферы, например сквозь щель в плоскости эклиптики системы. С других углов звезда, будет полностью или частично закрыта п-сферой и может выглядеть или как тусклый субкарлик, или как холодный коричневый карлик, если мы будет наблюдать только инфракрасное излучение п-сферы.
Внешний вид таких мировПравить
Так же меньший и нетипичный размер и светимость могут послужить ошибкой в определении расстояния до такой звезды внешним наблюдателем, который может посчитать такую звезду просто звездой G2V на большем расстоянии.
Можно предположить, что внеземные цивилизации, достигнувшие уровня колонизации других звездных систем, будет применять такие астросооружения, так как большинство звезд главной последовательности это красные карлики, а наиболее вероятны для формирования жизни звезды G и K классов. Так же можно предположить, что такая цивилизация будет колонизировать многие соседние звезды, а значит мы можем обнаружить такую деятельность. Если в некоторой окрестности будут найдены аномально кучно расположенные звезды похожих спектральных классов или несколько коричневых карликов, то большой долей вероятности можно предположить, что это результат астроинженерной деятельности разумной цивилизации.
Строительство такой п-сферы, может выглядеть для астрономов, как изменение спектра звезды — ее нагревание, в то же время если п-сфера будет перекрывать поле зрение, то светимость будет убывать, и для астрономов звезда может превращаться в коричневый карлик — так со стороны выглядит тепловое излучение самой п-сферы (так как зеркальность ее поверхности неидеальны и материал сферы будет нагреваться до некоторой температуры).
Есть еще одно теоретическое применение такой сферы, с ее помощью можно контролируемо взорвать звезду или ее часть. Есть окружить звезду сплошной зеркальной сферой, то ее нагрев будет очень сильный, и в некоторый момент звезда может как-бы взорваться из-за увеличения давления. В момент когда волна разлетающегося вещества звезды уничтожит саму п-сферу, взрыв пойдет на спад, и звезда успокоится, но в космос будет выброшено огромное количество массы звезды. Теоретически так можно менять время жизни звезды, так как собрав эту массу и не дав ей вернуться на звезду, мы уменьшим массу звезды и увеличим срок ее жизненного цикла, и изменим ее характеристики. Так же можем получить много вещества для своих астроинжинерных нужд. Хотя это конечно пока сугубо гипотетично.
Математически более точное описание Наносферы Дайсона [3]