Сфера Дайсона (англ.Dyson sphere) — гіпотетичний астроінженерний проєкт, запропонований Фріменом Дайсоном1960 року в статті «Пошуки штучних зоряних джерел інфрачервоного випромінювання»[1] в науковому журналі «Science». Є відносно тонкою сферичною оболонкою великого радіусу (порядку радіуса орбіти планети) із зорею в центрі.
Пошук Сфер Дайсона вважається перспективним напрямом програми SETI. Споруда цих масштабів може бути виявлена за ІЧ-випромінюванням з нетиповим спектральним розподілом. Для пошуку сфер Дайсона планується використати телескоп Спітцер.
Вперше штучну конструкцію навколо зорі, яка збирає її енергію, описав письменник-фантаст Олаф Стейплдон у романі «Творець зірок» (1937). Фрімен Дайсон почерпнув ідею саме звідти. Вчений міркував, що потреби енергії в кожної людської (технологічної) цивілізації постійно зростають. Отже, колись людство потребуватиме весь обсяг енергії, що виділяється Сонцем.
Ідея Дайсона полягала в тому, що розвинута цивілізація прагнутиме максимально використати енергію випромінювання своєї зорі й оточить її суцільною сферою, яка не пропускатиме випромінювання зорі назовні. Однак така сфера, маючи власну температуру, випромінюватиме в інфрачервоному діапазоні, як будь-яке нагріте тіло. Тому для виявлення позаземної цивілізації потрібно шукати в космосі зорі з нестандартним спектром випромінювання.
На думку Дайсона, якщо сфера була б відносно тонкою сферичною оболонкою великого радіуса (приблизно радіуса планетних орбіт) із зорею в центрі, то розвинена цивілізація могла б використовувати подібну споруду для повної утилізації енергії центральної зорі та/або для розв'язання проблеми життєвого простору.
За розрахунками, для побудови Сфери Дайсона навколо Сонця необхідна речовина в кількості, яка дорівнює масі Юпітера. У цьому випадку радіус сфери становитиме близько 1,5×1011 метрів. Вчений пропонував добувати матеріал через руйнування планет шляхом зміни швидкості їх обертання. Так, якщо навколо планети уздовж ліній широти прокласти металеві ізольовані дроти, а також через саму планету перпендикулярно до ліній широти, та замкнути через металеві провідники, виведені на планетоцентричну орбіту або через плазму в магнітосфері, планета стане якорем гігантського електромотора. Залежно від напрямку струмів планета може прискорюватися або сповільнюватися. Прискорюючи обертання планети, можна довести її швидкість до величини, при якій екваторіальні області планети будуть відриватися і відлітати в космічний простір.
Для стабільності існування Сферу Дайсона необхідно обертати навколо центральної осі — у цьому випадку відцентрова сила врівноважить силу тяжіння центральної зорі. Але відцентрова сила досягає максимуму на екваторі й дорівнює 0 на полюсах тіла, яке обертається. Отже, на полюсах сфери Дайсона силу притягання центрального світила ніщо не урівноважує. В результаті сфера буде зруйнована[2].
Для забезпечення стійкості сфери Дайсона ця ідея була розвинута в кількох варіантах, які вже не є «сферами» (але історична назва збереглася).
Більш того, наприклад, астрофізик Джейсон Райт вважає, що можливо і не потрібно мати в наявності стільки речовини розміром з Юпітер, щоб побудувати Сферу Дайсона. Тобто, звичайно, така кількість ресурсів необхідна, але не відразу. Вчений вважає, що таку мегаструктуру можна будувати поступово і кожне наступне покоління людей у міру розвитку технологій буде створювати нові й нові елементи, що в підсумку призведе до створення повноцінної оболонки навколо Сонця для збирання всієї енергії нашої зорі[3][4].
Раковина ПокровськогоКільце Нівена, Світ-кільце (англ.Niven ring, Ringworld) — жорстке кільце невеликої ширини, яке оточує зорю. Вперше описане в науково-фантастичному романі Ларрі Нівена«Світ-кільце» (1970).
Раковина Покровського — альтернатива сфері Дайсона, запропонована Георгієм Покровським у 1973 році. Є системою кілець різного діаметра, розташованими так, щоб перехоплювати все випромінювання зорі. Якщо подивитися на цю систему кілець ззовні, вона буде схожа на раковину з двома розтрубами, оберненими в різні боки, через які можуть входити і виходити міжзоряні кораблі[5].
Рій Дайсона (англ.Dyson swarm) — система супутників, які обертаються навколо зорі, вловлюючи її випромінювання. Супутники можуть мати різну форму та розміри, а «рій» з них формуватися поступово протягом тривалого періоду часу. Крім того, для передачі енергії можливі використання різних форм бездротової передачі енергії. У разі, якщо супутники утворюють чітке кільце, така формація має назву «кільце Дайсона»[6].
Бульбашка Дайсона (англ.Dyson bubble) — система супутників із сонячними вітрилами, які завдяки тиску сонячного вітру протистоять силі тяжіння зорі. Такі супутники є стаціонарними щодо зорі.
Оболонка Дайсона (англ.Dyson shell) — сфера Дайсона, внутрішня поверхня якої слугує для проживання великої кількості людей (чи представників інших цивілізацій).
Зоряна машина класу C. Збирає енергію зорі системою супутників і одночасно рухає її за допомогою величезного сонячного вітрила.
Зоряна машина (англ.Stellar engine) — астроінженерна конструкція, яка збирає енергію зорі для конкретної мети[7]. Зоряна машина Типу А, або машина Шкадова, використовує енергію зорі для створення тяги, яка рухає зоряну систему в певному напрямі. Клас B добуває із системи енергію, наприклад, за рахунок різниці температур всередині й зовні сфери, для здійснення механічної роботи всередині самої споруди. Клас C і збирає енергію зорі, і водночас використовує її для руху[8].
Мозок-матрьошка (англ.Matrioshka brain) — запропонована Робертом Бредбері структура з кількох вкладених одна в одну сфер Дайсона, що витрачає зібрану енергію на здійснення обчислень. Ідея «мозку-матрьошки» є розвитком ідеї «мозку-Юпітера» — комп'ютера планетарних розмірів. Різні письменники пропонували кілька можливих призначень такої споруди, зокрема для створення віртуальної реальності та моделювання цілих всесвітів[9][10].
Світ-бульбашка (англ.Bubbleworld) — сферична порожниста конструкція планетарних розмірів, всередині якої міститься придатна для дихання атмосфера, і яка слугує космічним поселенням[6].
Структура Крісвелла (англ.Criswell structure) — варіант сфери Дайсона, внутрішня поверхня якої має фрактальну структуру, за рахунок чого має більшу площу для приймання енергії та життя[11].
Пошуки сфер Дайсона за інфрачервоним випромінюванням на практиці почалися із запуском супутника IRAS 1983 року. Завдяки його діяльності було складено детальну карту небесної сфери в інфрачервоному діапазоні. Початково було виявлено 250000 неідентифікованих об'єктів, з яких фізик Річард Керріган обрав найбільш перспективні, поступово відсіюючи сумнівні. З часом вірогідних сфер Дайсона залишилися 10000, а потім, на подальших етапах, 58, 17 і 4. Однак їхнє випромінювання може пояснюватися й наявністю навколо зір хмар водню, а не лише астроінженерними конструкціям[12][13].
У вересні 2015 року були опубліковані[14] результати спостереження астрономами-аматорами з групи Planet Hunters[15] аномалій у випромінюванні зорі KIC 8462852 у сузір'ї Лебедя. Згідно з даними, отриманими за допомогою телескопа Кеплер у період з 2009 по 2013 роки, яскравість зорі істотно зменшувалася впродовж нестандартних проміжків часу, що дало змогу дослідникам зробити висновок, що ці затемнення зумовлені іншими чинниками, ніж проходження планет між зорею і Землею[16]. Однією з висунутих науковою спільнотою гіпотез стало існування навколо зорі штучної конструкції типу сфери Дайсона[17]. Для додаткових досліджень зорі за допомогою краудфандингу зібрали понад 100 тисяч доларів, однак нові дослідження переконливо показали, що причиною подібних аномалій насправді є хмара космічного пилу[18].
↑Тимофеєв, М. Ю.; Кардашов, Н. С.; Промислов, В. Г. (листопад 1997). Исследование каталога IRAS в целях отбора кандидатов в возможные сферы Дайсона / Тезисы XXVII Радиоастрономической конференции. Санкт-Петербург.
F.J. Dyson, «Search for artificial stellar sources of infrared radiation», Science,131,1960. pp.1667-1668
J. Jugaku, and N. Nishimura, «A search for Dyson Spheres around late-type stars in the Solar neighbourhood III», in A New Era in Bioastronomy, ASP Conference Series 213 , G. Lemarchand and K. Meech (eds), pp.581-584, 2000.
Давыдов В. Д. Сфера Дайсона невозможна// Природа. 1963. № 11. С. 100—101.
Дайсон Ф. Поиски искусственных звездных источников инфракрасного излучения/Межзвездная связь.— М.:Мир, 1965. С. 121—124.
