Kosmiczne megastruktury - satelita Dysona-Harropa

Wraz z rozwojem nauki ludzie wymyślają coraz więcej sposobów na wytwarzanie energii. Odpowiednio zaawansowana cywilizacja będzie w stanie zbudować konstrukcję otaczającą gwiazdę i wykorzystującą jej energię. W 1959 roku projekt takiej megastruktury przedstawił amerykański fizyk i futurolog Freeman Dyson. Zgodnie z jego koncepcją struktura nazywana sferą Dysona całkowicie otaczałaby gwiazdę, mając ściany grube na ok. 3 metry oraz średnicę większą od średnicy orbity Ziemi. Budowa takiej struktury to kwestia bardzo odległej przyszłości, a dodatkowo konstrukcja mogłaby być niestabilna grawitacyjnie. Sfera Dysona to najpopularniejsza megastruktura związana z energią gwiazd, jednak w późniejszych latach powstała także koncepcja satelity Dysona-Harropa.


Idea takiej budowli bazuje na sferze Dysona, jednak znacznie się od niej różni. Zadaniem satelity Dysona-Harropa byłoby generowanie prądu elektrycznego dzięki pętli wykonanej z metalowego przewodnika, skierowanej w stronę Słońca. Zdaniem fizyka Brooksa Harropa przewodnik zostałby naładowany ładunkiem elektrycznym, wytwarzając wokół siebie cylindryczne pole magnetyczne, które wychwytuje elektrony, stanowiące połowę wiatru słonecznego. Wiatr słoneczny to strumień plazmy wypływający ze Słońca, składający się przede wszystkim z protonów, elektronów oraz cząstek alfa. Projekt satelity zakłada, że złapane elektrony są odprowadzane do kulistego odbiornika, gdzie generują prąd elektryczny. Prąd ten jest z kolei użyty do wytworzenia pola magnetycznego, co sprawia, że system byłby całkowicie samowystarczalny energetycznie.


Satelita Dysona-Harropa byłby sterowany automatycznie w kierunku Słońca przy użyciu niewielkiego żagla słonecznego. Wg obliczeń Brooksa Harropa nawet niewielki satelita tego typu byłby w stanie generować ogromną ilość energii. Przykładowo satelita z 300-metrową pętlą skonstruowaną z miedzianego kabla o przekroju 1 cm2, 2-metrowym odbiornikiem i żaglem o średnicy 10 m byłby w stanie generować 1,7 megawatów energii, jeśli byłby usytuowany w połowie drogi pomiędzy Słońcem a Ziemią. Taka ilość energii wystarczyłaby dla mniej więcej 1000 domów. Zdaniem Brooksa Harropa zbudowanie takiej struktury znajduje się w zasięgu współczesnej nauki. Istnieją jednak problemy związane z obsługą takiego satelity.


Jednym z nich byłoby przesyłanie wygenerowanej energii na Ziemię. Satelita musiałby się znajdować wysoko ponad płaszczyzną ekliptyki, nawet dziesiątki milionów kilometrów od Ziemi, aby zmaksymalizować ilość docierającego wiatru słonecznego. Przy takich odległościach nawet bardzo skoncentrowany promień laserowy byłby znacznie rozproszony, zanim dotarłby na Ziemię. Dodatkowo zdaniem Johna Mankinsa tworzenie takiej megastruktury, aby uzyskać niecałe 2 megawaty energii jest nieopłacalne.

Większe satelity mogłyby jednak wytwarzać znacznie więcej energii. Brooks Harrop szacuje, że jeśli pętla miałaby 1 kilometr długości, a żagiel aż 8400 kilometrów, to satelita byłby w stanie wytworzyć aż 1 trylion gigawatów, czyli 100 miliardów razy więcej energii, niż ludzkość obecnie potrzebuje (!). W tej chwili nie jesteśmy jednak w stanie zbudować takiej struktury i zdaniem Johna Mankinsa ten ciekawy pomysł warto na razie realizować w znacznie mniejszej skali. Satelity mogłyby zostać rozlokowane w dowolnym miejscu w heliopauzie, tworząc sieć energetyczną. Wg szacunków ogromne satelity Dysona-Harropa mogłyby zostać zbudowane przez cywilizacje II stopnia w skali Kardaszewa.


Od wielu lat obserwujemy wszechświat, nasłuchując sygnałów od inteligentnych form życia. Zdaniem członków projektu SETI, być może uda nam się wykryć pozaziemskie cywilizacje, jeśli odnajdziemy ślady istnienia takich megastruktur, jak satelita Dysona-Harropa czy sfera Dysona. W 2015 roku świat obiegła informacja na temat potencjalnej megastruktury obcych zlokalizowanej wokół gwiazdy KIC8462852. Wg naukowców z Uniwersytetu Cornella gwiazda miała nieokresowe spadki jasności, sięgające nawet 20%. Jako prawdopodobne wyjaśnienie podano możliwość okrążania gwiazdy przez pozostałości po kometach. Zdaniem astronoma Jasona Wrighta za nieprawidłowości może jednak odpowiadać rój sztucznych struktur, takich jak sfera Dysona lub satelita Dysona-Harropa. Z kolei w 2016 roku dziwne anomalie wykryto także wokół gwiazdy EPIC 204278916. W przypadku tej gwiazdy spadki jasności sięgają nawet do 65% przez okres do 25 dni.


Satelita Dysona-Harropa to z jednej strony konstrukcja, która może zapewnić Ziemianom energię elektryczną, a z drugiej strony może się przyczynić do odkrycia inteligentnego życia w kosmosie. Przyszłość pokaże, czy będziemy w stanie zbudować lub też zlokalizować takie struktury.

Poniższy film zawiera znacznie rozszerzoną wersję tematu: