Рой Дайсона может сделать Землю непригодной для жизни

В 1960 году американский физик Фримен Дайсон высказал идею о том, как, по его мнению, можно найти инопланетные цивилизации — по искусственной мегаструктуре, позволяющей использовать энергию родительской звезды. Речь шла о сферической оболочке, возведенной на орбите вокруг светила, с радиусом, сопоставимым с радиусами планетарных орбит. Чуть позже это астроинженерное сооружение назвали в честь физика сферой Дайсона.

Если такие мегаструктуры действительно существуют в космосе, теоретически их можно обнаружить по избыточному инфракрасному излучению, которое будет исходить от нагреваемой изнутри искусственной оболочки. Иными словами, признак сферы Дайсона — источник инфракрасного излучения с нетипичным спектром, которое плохо объясняется астрофизическими процессами, однако подходит под модели сфер Дайсона с температурой от 100 до 700 кельвин.

Гипотетически такого рода объект могли бы возвести и люди, если бы обладали необходимыми технологиями. Авторы предыдущих работ подтвердили, что подобные структуры могут обеспечить цивилизацию практически неограниченным количеством энергии.

Позже концепцию адаптировали: вместо цельного кокона вокруг светила предложили использовать рой из миллионов спутников с солнечными панелями, которые бы собирали и переизлучали энергию.

С инженерной точки зрения этот вариант выглядит более реалистичным, поскольку рой Дайсона проще создать, а саму группировку спутников можно постепенно увеличивать по мере роста энергетических потребностей. Предположительно, мощность роя Дайсона позволит цивилизации перейти на новый уровень развития — стать типом II по шкале Кардашева, которая оценивает технологический прогресс по объему потребляемой энергии.

Долгое время эти идеи оставались фантастикой. Но сегодня, с развитием космических технологий, они кажутся реальнее. Проблема в том, что добыча энергии родительской звезды может иметь непредвиденные последствия для планеты. Предполагается, что эти структуры способны изменить тепловой баланс планеты и повлиять на температуру Земли.

Немецкий инженер Ян Мариус Петерс (Ian Marius Peters) из Института возобновляемых источников энергии имени Гельмгольца попытался выяснить, какое влияние рой Дайсона окажет на климат Земли.

В своей работе, опубликованной в журнале Solar Energy Materials and Solar Cells, Петерс рассмотрел различные положения спутников относительно планеты. С помощью расчетов и компьютерного моделирования исследователь выяснил, что небольшой рой, находящийся ближе к Солнцу, становится слишком горячим и перестает эффективно работать, а также блокирует часть солнечного света, нарушая естественное освещение Земли. Более крупные аппараты, расположенные недалеко за орбитой нашей планеты, напротив, могут собирать большое количество энергии, но значительно нагревать Землю.

Как показали расчеты, если рой Дайсона разместить недалеко за орбитой Земли, температура на планете поднимется на 140 кельвин, что сделает ее полностью непригодной для жизни. Этот вариант исключает существование человечества. Однако возможен компромисс.

Петерс полагает, что размещение частичного роя на расстоянии 2,13 астрономической единицы от Солнца (между орбитами Марса и Юпитера) позволило бы преобразовывать в энергию четыре процента светимости Солнца — 15,6 йоттаватта. При этом температура на Земле увеличится менее чем на три кельвин. Такое повышение сопоставимо с современными климатическими изменениями.

Однако даже этот вариант требует огромного количества материалов. Для создания роя Дайсона понадобится приблизительно 1,3×10²³ килограммов кремния, что превышает все доступные запасы на нашей планете. Таким образом, несмотря на привлекательность идеи, строительство роя остается сложной задачей как с инженерной, так и с экологической точки зрения.

В своей статье Петерс привел и другие параметры, при которых Земля незначительно нагреется. Например, рой, размещенный на расстоянии 8,2 астрономической единицы (между орбитами Юпитера и Сатурна), повысил бы температуру планеты на четыре кельвин; на 9,5 астрономической единицы (орбита Сатурна) — на три кельвин; на 11,7 астрономической единицы (между Сатурном и Ураном) — на два кельвин; на 16,6 астрономической единицы (ближе к Урану) — на один кельвин.

Ключевая проблема — тепловое излучение. Панели поглощают свет, преобразуют его в энергию, но часть тепла все равно рассеивается в космосе. Если структура слишком плотная, это тепло возвращается к планетам, вызывая парниковый эффект.

Идея роя Дайсона открывает фантастические перспективы, однако сопровождается серьезными рисками: подобного рода структура может превратить Землю в бесплодную пустыню. Пока такие проекты остаются лишь теорией, но если человечество когда-либо достигнет технологического уровня, позволяющего реализовать их, то сначала придется найти способ, который сделал бы применение этих спутников более безопасным.