太空光伏发电站和戴森球(戴森球 光伏)
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科学家疑似在黑洞旁发现“戴森球”,对此你觉得靠谱吗?
在我们仰头仰望星空的情况下,你是否会好奇心,天空中的一点星辰周边,是不是也具有着一颗和地球一样的性命星体?在辽阔的宇宙空间中,人们到底是否孤单的存有?假如确实有外星人,大家又该怎么发觉他呢?
相关“戴森球”的猜测
1960年,知名的科学家弗里曼·戴森,明确提出了有关于“戴森球”的猜测,戴森觉得,假如一个文明行为完成了二级文明,那麼,它是还可以在恒星的周边,建造获得能量的装置,进而采掘恒星的资源提供自身应用。
充分考虑怎样才能够 利润最大化获得恒星的电力能源,戴森觉得,一般来说,主要是根据在恒星的周边,建造一种能够 包围着恒星的球型装置,这一装置就好像是恒星的“伴星”一般,它紧紧围绕着恒星运作,将恒星释放出来的能量,最大限度地占为己有。
但是,以往的60很多年的时间里,专家却从没在世界中,发觉“戴森球”的存有,这也让一些学者猜疑,针对二级文明来讲,她们确实有工作能力建造那样的一个电力能源装置吗?
针对这个问题,来源于中国台湾的学者们,近日明确提出了一个有意思的猜测,觉得“戴森球”极有可能并不是建造在恒星的周边,只是建造在黑洞的周边,因此,大家往往没有寻找“戴森球”,是由于大家找寻的方位,一开始就不对。
生物学家疑是在黑洞旁发觉“戴森球”
来源于中国台湾的学者们,觉得相比于恒星来讲,一方面黑洞能够 释放出来大量的能量,而另一个层面,假如地外文明要想隐匿自身,那麼,她们将“戴森球”建造在黑洞周边,实际上更不易被挖掘。
由于黑洞的强力吸引力,会让它周边的一切都被“挡住”住,而大家要想发觉“戴森球”,也就越来越极其艰难,对于此事,学者们还针对银河系核心黑洞周边,是不是存有着“戴森球”的难题开展了探讨,结果发觉,银河系核心黑洞的周边,也许就藏着好几个“戴森球”。
针对银河系核心黑洞而言,假如它的周边存有着“戴森球”,那麼,地外文明根据“戴森球”获得的能量,可能是以恒星周边获得能量的5倍之上,如果我们需要在黑洞周边寻找他们,能够 根据紫外线范畴和红外线范畴的能见光,来判定他们是不是存有。
由于在能量变换的环节中,“戴森球”会释放出来有关的辐射源出去,而这种辐射源,本来不可能在黑洞周边存有的,因此,大家假如能在黑洞的周边发觉该类的辐射源数据信号,那麼,就可以证实,大家发现了一个二级文明。
只不过是,针对一个早已能够 在黑洞周边建造“戴森球”的文明行为而言,她们确实必须隐藏自己的行迹,为了更好地不被大家发觉吗?这样一来,就又返回了一开始的难题,宇宙空间中确实有可能存有“戴森球”那样的装置吗?
确实会出现“戴森球”吗?
即然是“戴森球”,它做为一种能量装置,当然也便会牵涉到它的建造原材料难题,要了解,不论是紧紧围绕着恒星运作也罢,或是以着黑洞运作也罢,“戴森球”全是一种类似永动发电机的装置,不然,一旦它是具备使用期限的,那麼,就没法源源不绝给予能量。
与此同时,将一个能够 包围住恒星,或是是一个紧紧围绕着黑洞运作,可是却能够 不容易被黑洞吞食掉的能量装置开展拼装,这一环节也是十分巨大的,这儿也牵涉到原材料运送等一系列难题,现阶段看来,是不大可能的。
与此同时,“戴森球”在运作以后,是不是会遭受外部要素的危害,比如说外太空中的一些辐射源,或是是某类碰撞事情,那样是否会造成“戴森球”忽然运行失效,假如确实发生了该类的难题,又该如何解决,针对人们而言,压根是没法化解的。
再以后便是能量变换的难题,“戴森球”获得的能量,又该怎样源源不绝变换到大行星以上,一旦能量泄露,又应该怎么办呢?
这种难题,针对人们而言,全是不能化解的,自然,也是有可能是现阶段大家的科学技术水准太欠缺了,这就致使大家现阶段没有工作能力处理这个问题,也许在未来大家提升了大行星文明行为以后,这种难点,大家也没有工作能力解释了。
因而,依照现阶段看来,在世界中普遍存在着“戴森球”的几率并不算太大,由于假如一个文明行为确实做到了一定的相对高度,那麼,她们获得能量的方法,可能是非常简单的,彻底没有大家预想中的繁杂,因此,大家往往找不着外星生物,也有一种概率是,大家将她们想得太繁杂了,你觉得呢?
人类能够造出戴森球吗?
1960年弗里曼·戴森提出了戴森球理论。戴森幻想,当人类科技发展到一定的水平,对能源的需求也就更大,人类或许需要建造一个巨型的人造天体,将太阳包裹起来,以此来获取恒星的大部分能量。戴森建议搜寻这样的人造天体,以便寻找超级外星文明的踪迹。
此后,这一设想出现在了很多科幻作品中,并成为了某些超级文明的标配。因为要建造如此巨大的人造天体,所需要的能源和资源本身就无比巨大。除非是宇宙中科技超级先进的高等文明,否则根本办不到。
能够控制一颗恒星的能量,按照苏联天文学家尼古拉·卡尔达舍夫于1964年提出的星际文明等级设想,这样的文明在宇宙中属于二级文明。一级文明能够控制整颗行星的能量,三级文明则可以控制整个星系的能量,而目前人类连一级文明都达不到。可见,人类目前还没有能力建造戴森球。
众所周知,太阳就是一个天然的核聚变反应堆,所释放的能量十分巨大。研究表明,太阳为了产生这些能量,每秒钟要消耗400万吨的物质。不过,由于太阳质量十分巨大,在太阳46亿年的生命历程中,这仅消耗了太阳质量的很小一部分。太阳在一秒钟释放的所有能量,就够全人类用上很多很多年。
按照戴森的设想,整个戴森球要把太阳围起来。地球与太阳的平均距离是1.5亿千米,那么这个戴森球的直径就不能超过3亿千米,否则就把地球也包到里面了,当然也不能离地球太近,大概就是直径不超2亿千米的样子。地球本身也需要太阳光的照耀,还应该留点小缝隙,让阳光透过来。
先不说这样的结构是否稳定,光建造戴森球所需要的资源和能量就是惊人的。
就以质量为例,光太阳的质量就占据了太阳系物质总量的99.8%,而余下的尘埃才形成了8大行星以及其它小天体。其中木星是八大行星中最大的一个天体,它的质量是太阳质量的1‰,是其它七大行星质量总和的2.5倍。
戴森球要包裹太阳,必然是空心的。直径2亿千米有点太浪费资源,把这个戴森球的轨道建在水星轨道,就可以节省很多材料。水星距离太阳5790万千米。假设这个戴森球厚1米,半径6000万千米,那么这个球形壳体的体积为4.5X10∧22立方米。这些材料的密度以钢铁的密度(7.85吨每立方米)来算,所需要的质量为3.53X10∧26千克。
太阳的质量为2X10∧30千克,占了太阳系总质量的99.8%,那太阳系内其它物质的质量为4X10∧27千克。依此计算,这个工程大需要消耗质量9%的除太阳之外的太阳系物质。木星的质量为1.9×10的27次方千克,一颗木星或许就足够了。
不过,并不是所有的资源都可以用。像木星这种星球大部分是气体,只有核心部分是岩石质,那里面应该能够开采出钢铁等金属资源。把木星摧毁,说不定可以开采出有用的资源。而开采出这些资源,本身所需要的能量也十分巨大。
外星超级文明或许拥有能够将所有物质转化成所需物质的技术,这超越了化学法则,好比点石成金,可以将别的元素转化为指定的元素。目前人类就能够利用核反应实现这种变化,不过还属于很初级的那种。
如果没有这种技术,就算把太阳系内所有可用的资源搬空,也建造不出这个戴森球。非要实现这个梦想,就要从几光年之外的其它恒星系统(离地球最近的是比邻星,如下图所示)搬资源了。
如此看来,建造一个戴森球所需要的能量,或许已经远远超过我们从恒星摄取的能量了。
人类短期内肯定造不出戴森球,等人类发展到二级恒星文明时,或许就有能力实现这种设想。而与之类似的人造结构,比如戴森环(如下图所示),或许才是人类将来高效率获取恒星能源的必经之路,收集到太阳能之后,转换成激光传回地球。
从20世纪开始,人类的科技就爆发式增长,现在每隔10年,科学技术就会出现重大革新。给人类1000年的时间,我们能到达二级文明吗?没有人能够知道,因为这超出了我们的想象范围。但那时人类的脚步应该早已踏出了太阳系。
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作为实现第二宇宙文明的标志,人类距离戴森球还有多远?
戴森球最早是由爱因斯坦的助手戴森在1960年提出的,这是一种大胆的构想,而现在,这种大胆的构想更是被人类当成了第二宇宙文明实现的标志。不过人类距离戴森球这种想象中的能源获取方式还有很长的路要走。
那么戴森球在未来是否有变为现实的可能?人类还需要多长时间才能够真正拥有戴森球呢?我们要从人类文明的发展历程说起。人类文明的发展从某种角度来说就是一场对于能源的开发和利用史,限制人类发展的根本因素就是能源,所以人类文明的发展离不了先进的能源收集方式。
对于我们人类而言,实现第二宇宙文明就意味着能够完全利用太阳能源,而第二宇宙文明实现的标志就是戴森球。戴森球简单来讲就是一个包裹太阳的空心光伏球,其原理和现在所使用的光伏太阳能板颇为相像,但区别在于,在地球上所使用的光伏太阳能板由于距离遥远,其所能够收集到的太阳能量微乎其微,如果非要用数据来表达,那就是无限接近于0%。但戴森球不同,戴森球理论上可以收集太阳99%的辐射能量。
根据爱因斯坦的质能方程可知,任何有静止质量的物体会随着速度的增加产生越来越大的惯性质量,其继续加速所需要的能量就会越大,所以当物体的运动速度达到光速,则需要无限的能量来推动。而人类要想自由出入太阳系,就必须要制造高速的宇宙飞船,而只有获取了太阳的能量,我们才能够为这样的宇宙飞船供能。
戴森球有可能实现吗?人类该如何建造戴森球?
能源的更替和发展,决定了一个文明能够达到的高度。从最早的钻木取火,到煤炭的开采,再到石油的应用,能源的变化也一直伴随着文明的升级与前进。越高级的文明也意味着对于能源的消耗也越大。二战结束之后,由于人类技术的发展,世界人口迅速增长,人类寿命不断延长,人口过剩造成的能源危机,已经变成人类不得不面对的最紧迫的问题。
根据人类目前的消耗速度,地球的石油可能在未来50-100年内被消耗完,如果那时人类还未找到可替代的新能源,人类文明的发展必然受到严重阻碍。1960年,美国物理学家弗里曼·戴森提出了“戴森球理论”,建立了一整套星际文明关于能源问题的解决方案。
戴森球、戴森云和戴森泡
Ⅰ级文明:能够完全开发利用自己故乡星球的资源。
Ⅱ级文明:能够完全掌握并利用行星所属恒星的全部能量。
Ⅲ级文明:能够完全掌握并利用所属整个星系的全部资源。
目前人类正处在接近Ⅰ级文明的阶段,对于围绕的所属恒星——太阳,资源利用率不到20%,能量大多都散失在太空中。“戴森球”就是环绕太阳建造的巨大的球状壳。利用这个球壳将整个太阳罩住,让太阳的绝大多数或全部能量被截获,为人类使用,这样人类就能跃升为Ⅱ级文明。但是这种想法一般只存在于科幻电影当中,从物理学的角度来说,这种结构由于抗张强度巨大,稳定性非常差。
其实戴森球的原理,说白了就是尽最大的努力收集太阳能。尽管这种壳体实现较为困难,但是如果让每个太阳能采集器(包括发电站在内)单独在轨道上工作,随着采集器数量越来越多,就会形成较为可行的新模式,“戴森云”。
与戴森云一样,戴森泡也是由许多独立的结构构成。但是戴森泡中每个太阳能采集器相对于太阳的运动,却是静止的。在戴森泡理论中,所有的收集器上都配有光帆,通过控制光帆的角度和方向可以保持太阳能收集器对于日心得相对稳定。
高级文明产物还是科学幻想
很多人一直质疑人类真的能建造出戴森球吗?它到底是高级文明的产物还是科学美好的幻想?
来自美国耶鲁大学的塔贝萨·博亚吉安教授,曾在2014年观察到一颗亮度忽明忽暗的诡异星球KIC 8462852,也就是博亚吉安之星。根据开普勒望远镜观察到的光度资料显示,该星的亮度有数个非周期性的骤降,每次降低的强度也不一致。这种现象与普通的行星经过恒星时,所出现的那种恒星变暗现象完全不同。同时,科学家也排除了其他可能的因素,这一亮度变化成了一个谜。
在关于这颗星球的假说中,有人就推测它可能就是外星高级文明用来挖掘宇宙资源的戴森球。因为从特征来看,这个恒星系统外围存在的大量碎片,无论从运行规律、外形变化还是周围环境,都与戴森球非常相似。
纵观地球,由于人类活动,地球的资源正在被消耗殆尽,建造戴森球所需要的大量材料根本无法维持。以著名的国际空间站作为对比,其2500平方米太阳能面板重达8.7吨。想要建一个把太阳包裹起来的戴森球,简直是天方夜谭。
不过也有科学家提出了一种新的简单精妙的方案,戴森球是人类走向高级文明的象征还是科学背景下的幻想,一切还都是未知数。
人类如何建造戴森球
牛津大学物理学家斯图亚特阿姆斯特朗就是这个方案的提出者。他将构造戴森球的材料来源瞄准了太阳身边最近的水星。
根据计算,水星的质量大约为3.3x10^23千克,对于构建戴森球所需要的元素也基本满足,加上位置靠近太阳的便利条件,是材料来源的不二之选。可能有人会问,水星的材料真的能满足需要吗?当然不够。科学家并没有决定在水星上开采矿物,而是强拆水星。
根据阿姆斯特朗的设想,整个计划分为五步:获得能量、水星拆解、将原料送入轨道、制造太阳能收集器、汲取能量。他将工程以10年为一个周期,构建所谓的“十年计划“。
在工程之初,先利用水星的材料建造戴森球的一部分,组成第一组阵列。之后利用阵列开采到的能量,再助力之后的工作。按照他的计划,在第四个10年周期,由水星构造的初期戴森球的一部分就能完成。
不过,在太阳系中,太阳的质量就占比高达98%,如果要建造太阳的戴森球,光靠水星是不够的。那时可能还会有其他的行星被纳入到开采行列中来。只有这样,在距离太阳1.5亿千米处,修建一个厚度为3米的球壳的愿望才能实现。到那时,除了材料来源问题,人类在抵抗电子轰击、抗高温、抗辐射等方面的技术也必定需要有新的突破。
虽然戴森球现在还处在科学幻想的阶段,但是,随着地球资源的枯竭,这一设想或许真的有它实现的那一天。那时对于人类,戴森球不再是高级文明的产物,而是能够实现的目标。