Cấu Trúc Dyson Sphere

Cấu Trúc Dyson Sphere là một siêu cấu trúc giả định bao quanh hoàn toàn một ngôi sao và hấp thu một lượng lớn năng lượng thoát ra từ ngôi sao đó. Ý tưởng này là một thí nghiệm giả định nhằm giải thích cách một nền văn minh vũ trụ có thể đáp ứng nhu cầu năng lượng khi vượt quá khả năng của nguồn tài nguyên trên hành tinh chủ. Chỉ một phần nhỏ năng lượng của ngôi sao có thể đạt được bề mặt của bất kỳ hành tinh nào quay quanh nó. Việc xây dựng các cấu trúc quay xung quanh một ngôi sao sẽ cho phép một nền văn minh thu thập nhiều năng lượng hơn rất nhiều.

Mô tả ban đầu về kiến trúc này được Olaf Stapledon miêu tả trong tiểu thuyết khoa học viễn tưởng Star Maker (1937), trong đó ông mô tả 'mỗi hệ mặt trời... được bao quanh bởi một màng lưới ánh sáng, làm tập trung năng lượng của mặt trời đang thoát ra thành ứng dụng thông minh.' Khái niệm này sau đó được phổ biến bởi Freeman Dyson trong một bài viết năm 1960 'Tìm kiếm Bức xạ hồng ngoại nhân tạo từ các nguồn sao'. Dyson suy đoán rằng các cấu trúc như vậy là hậu quả tất yếu của nhu cầu năng lượng gia tăng của một nền văn minh công nghệ và cần thiết cho sự sống lâu dài. Ông đã đề xuất rằng việc tìm kiếm các cấu trúc như vậy có thể dẫn đến phát hiện sự sống thông minh tiến bộ ngoài Trái Đất. Các loại cấu trúc Dyson khác nhau và khả năng thu thập năng lượng của chúng sẽ phụ thuộc vào trình độ phát triển công nghệ trên thang Kardashev.

Sau đó, các biến thể khác liên quan đến việc xây dựng cấu trúc nhân tạo hoặc chuỗi cấu trúc bao quanh một ngôi sao được đề xuất trong các công nghệ thăm dò hoặc khoa học viễn tưởng được gọi là 'Cấu trúc Dyson Sphere'. Những đề xuất này sau đó đã không bị giới hạn trong các nhà máy điện mặt trời mà mở rộng thành hệ sinh thái hoặc công nghiệp. Hầu hết các tác phẩm khoa học viễn tưởng miêu tả một lớp vỏ bọc đặc quanh một ngôi sao, một ý tưởng được Dyson chính đề xuất. Vào tháng 5 năm 2013, tại Hội nghị Century Starship ở San Diego, Dyson đã lặp lại rằng ông ước gì khái niệm này không được đặt theo tên của mình.

Xuất phát điểm

Ý tưởng về cấu trúc Dyson Sphere là kết quả của một thí nghiệm tưởng tượng của nhà vật lý và toán học Freeman Dyson, khi ông đưa ra giả thuyết rằng mọi nền văn minh công nghệ luôn tiếp tục tăng cường nhu cầu về năng lượng. Ông lập luận rằng nếu nền văn minh loài người mở rộng nhu cầu năng lượng đủ lâu trong tương lai xa, sẽ đến lúc nhu cầu năng lượng phải bằng toàn bộ năng lượng Mặt Trời có thể sản xuất. Ông đề xuất ý tưởng về một hệ thống các cấu trúc trên quỹ đạo (mà ông ban đầu gọi là lớp vỏ) được thiết kế để thu nhận và tận dụng toàn bộ năng lượng của Mặt Trời. Đề xuất của Dyson không đi vào chi tiết cách thức xây dựng một hệ thống như vậy, nhưng tập trung vào vấn đề thu thập năng lượng, dựa trên giả định rằng một cấu trúc như vậy có thể được nhận diện dựa trên quang phổ phát xạ đặc biệt so với ngôi sao. Bài báo của ông năm 1960 'Tìm kiếm các Nguồn bức xạ sao Hồng ngoại Nhân tạo', được xuất bản trên tạp chí Science, được coi là bài báo đầu tiên chính thức giới thiệu khái niệm về cấu trúc Dyson Sphere.

Tuy nhiên, Dyson không phải là người đầu tiên đưa ra ý tưởng này. Ông đã lấy cảm hứng từ tiểu thuyết khoa học viễn tưởng Star Maker năm 1937 của Olaf Stapledon và có thể từ các nghiên cứu của J. D. Bernal.

Khả thi

Mặc dù về mặt lý thuyết, những cấu trúc siêu lớn như vậy có thể xảy ra, nhưng việc xây dựng và duy trì một hệ thống quả cầu Dyson hoàn chỉnh hiện nay vẫn vượt xa khả năng kỹ thuật của nhân loại. Số lượng vật liệu và năng lượng cần thiết để xây dựng một quả cầu Dyson đầy đủ quá lớn. George Dvorsky đã đề xuất sử dụng máy tự sao chép để giải quyết vấn đề này trong tương lai gần. Một số người cho rằng việc xây dựng một siêu cấu trúc như vậy có thể thực hiện được xung quanh các sao lùn trắng và thậm chí cả các sao khác.

Phiên bản

Dyson swarm

Phiên bản gần nhất với ý tưởng ban đầu của Dyson là 'Dyson swarm'. Nó bao gồm một số lượng lớn các cấu trúc độc lập (thường là các vệ tinh năng lượng mặt trời và môi trường sống trong không gian) tạo thành một cấu trúc dày đặc xung quanh ngôi sao. Phương pháp xây dựng này có những ưu điểm: các cấu trúc có thể được định cỡ phù hợp và có thể được xây dựng từ từ. Nhiều hình thức truyền năng lượng không dây khác nhau có thể được áp dụng để truyền năng lượng giữa các thành phần trong swarm và một hành tinh.