Звездный двигатель - Stellar engine

Схема звездного двигателя класса C - в масштабе - построенного вокруг звезды, похожей на Солнце. Он состоит из частичного роя Дайсона, состоящего из 5 колец Дайсона солнечных коллекторов (компонент класса B) и большого статитного двигателя Шкадова (компонент класса A). Перспектива снизу системы эклиптики на расстоянии ~ 2.8 а.е. . Направление ускорения системы определяется вектором, который проходит от центра звезды через центр двигателя Шкадова, который парит над северным полюсом звезды (относительно эклиптики) на расстоянии 1 а.е.

Звездные двигатели - это класс гипотетических мегаструктур, которые используют излучение звезды для создания полезной энергии. Эту концепцию представили Бадеску и Кэткарт. Некоторые варианты используют эту энергию для создания тяги и, таким образом, ускорения звезды и всего, что движется вокруг нее, в заданном направлении. Создание такой системы сделало бы ее строителей цивилизацией второго типа в масштабе Кардашева .

Классы

Определены три класса звездных двигателей:

Класс А (подруливающее устройство Шкадова)

Одним из простейших примеров звездного двигателя является двигатель Шкадова (названный в честь доктора Леонида Шкадова, который первым предложил его) или звездный двигатель класса А. Такой двигатель представляет собой звездную двигательную установку, состоящую из огромного зеркального / светового паруса - на самом деле массивного типа солнечного статита, достаточно большого, чтобы его можно было классифицировать как мегаструктуру , - который уравновешивает гравитационное притяжение к звезде и давление излучения от нее . Поскольку радиационное давление звезды теперь будет асимметричным , то есть в одном направлении излучается больше излучения, чем в другом, «избыточное» радиационное давление действует как суммарная тяга , ускоряя звезду в направлении парящего статита. Такая тяга и ускорение были бы очень небольшими, но такая система могла бы оставаться стабильной в течение тысячелетий. Любая планетная система, прикрепленная к звезде, будет «увлечена» своей родительской звездой. Для звезды , такие как Солнце , с светимостью 3,85 × 10 ²⁶ Вт и массой 1,99 × 10 ³⁰ кг , общей тягой , полученной путем отражения половины солнечного излучения будет 1,28 × 10 ¹⁸ Н . По прошествии одного миллиона лет это даст сообщенную скорость 20 м / с со смещением от исходного положения на 0,03 светового года . Через миллиард лет скорость будет 20 км / с, а смещение - 34 000 световых лет, что составляет чуть более трети предполагаемой ширины галактики Млечный Путь .

Класс B

Класса B звездный двигатель является Дайсон сферой -of в зависимости от того варианта построенного вокруг звезды, которая использует разницу температур между звездой и межзвездной средой для извлечения полезной энергии из системы, возможно , с использованием тепловых двигателей или фотогальванические ячеек. В отличие от подруливающего устройства Шкадова такая система не является двигательной.

Класс C

Класс C звездный двигатель, такие как двигатель Бадески-Каткарта, сочетает в себе два других классах, используя оба пропульсивную аспекты двигателя малой тяги Шкад и энергогенерирующих аспекты двигателя класса B.

Дайсон оболочка с внутренней поверхностью , частично покрытым зеркалом бы одним воплощением такой системы (хотя она страдает от тех же проблем стабилизации , как не-пропульсивной оболочка), как это было бы Дайсон рой с большим statite зеркалом (см изображение выше). Вариант пузыря Дайсона уже является двигателем Шкадова (при условии, что расположение статитных компонентов асимметрично); добавление к компонентам возможности извлечения энергии кажется почти тривиальным расширением.

Подруливающее устройство каплана

Астроном Мэтью Э. Каплан из Университета штата Иллинойс предложил тип звездного двигателя, который использует концентрированную звездную энергию (перепрофилируя зеркальные статиты класса A) для возбуждения определенных областей внешней поверхности звезды и создания лучей солнечного ветра для сбора многоступенчатый прямоточный воздушно-реактивный двигатель Bussard . ПВРД будут производить направленную плазму, чтобы стабилизировать ее орбиту, и струи кислорода-14, чтобы толкнуть звезду. Используя элементарные расчеты, предполагающие максимальную эффективность, Каплан оценивает, что двигатель Бассара будет использовать ^10-12 кг солнечного материала в секунду для создания максимального ускорения ^10-9 м / с ² , что дает скорость 200 км / с через 5 миллионов лет, и расстояние 10 парсеков за 1 миллион лет. Хотя теоретически двигатель Бюссара мог бы работать в течение 100 миллионов лет, учитывая скорость потери массы Солнца, Каплан считает, что 10 миллионов лет достаточно для предотвращения столкновения звезд. Его предложение было заказано немецким образовательным YouTube- каналом Kurzgesagt .

Звездные двигатели в художественной литературе

В научно-фантастическом романе Олафа Стэплдона « Звездный Создатель » 1937 года некоторые развитые галактические цивилизации пытаются использовать звездные двигатели для перемещения своих планетных систем через галактику , чтобы физически контактировать с другими развитыми галактическими цивилизациями.

В романе Стивена Бакстера « Многообразие: космос » двигатель Шкадова строится вокруг нейтронной звезды, которой суждено столкнуться с другой нейтронной звездой; намерение состоит в том, чтобы отсрочить столкновение, чтобы галактическая цивилизация не была уничтожена.

Роман Чаша Небес на Ларри Нивен и Бенфорд описывает форму шара Мегаструктуре , который использует магнитные поля , чтобы вызвать его звезда испускает плазменную струю, которая перемещает звезду в сопровождении мегаструктуры.

В фильме « Мстители: Война бесконечности» в кинематографической вселенной Marvel есть серия сцен, которые происходят в Нидавеллире, звездном двигателе, используемом в качестве оружейной кузницы.

Смотрите также

• Сферы Дайсона в массовой культуре

Рекомендации