如何建造能把太陽包裹住的戴森球?科學家:先把水星拆掉

天空之城 2020/10/28 檢舉 我要評論

回顧人類文明的發展史,我們會發現在文明進步的同時,人類的能量消耗量也在指數級地攀升,正是因為如此,在1964年的時候,天文學家尼古拉.卡爾達肖夫(Nicholas Kardashev)提出了文明等級的概念,他根據文明對能量的使用量將宇宙中的各種文明分為了三個等級,9年以後,天體物理學家卡爾.薩根(Carl Sagan)在此基礎上提出了文明指數(K)的計算公式(如下圖所示)。

公式中的P代表文明的平均功率,我們可以據此計算出,II型文明的平均功率為10^26瓦特,相比之下,現代地球文明的平均功率大約為2 x 10^13瓦特,只能算是0.73級文明,這就意味著,人類想要達到II文明的標準,就至少要將自己的平均功率在現有的基礎上提高5萬億倍才可以。

為什麼II型文明需要這麼多的能量呢?根據科學家的設想,II型文明擁有恒星級的航行能力,能夠人工改變星球的環境,甚至還可以直接建造出行星大小的人造物體,除此之外,II型文明還可以在飛米( 10^-15米)尺度上操作物質,能夠將原子隨意拆開然後再組合成其他的物質。很明顯,這些科技都無一例外地需要大量能量的支援。

要獲得如此多的能量,最可行的方法就是核聚變,而在太陽系裡,太陽佔據了整個太陽系質量的99.86%,也就是說,太陽上集中了絕大多數的核聚變原料,由此可見,從長遠來看,人類想達到更高的文明水準,就必須在太陽上打主意。事實上,太陽本身就在不停地發生核聚變,其平均功率高達3.86 x 10^26瓦特,我們只需要利用其中的大約4分之1就可以了。

早在1959年,天文學家弗裡曼.戴森(Freeman Dyson)就在《人工恒星紅外輻射源的搜尋》一文中指出,當一個文明發展到一定程度的時候,就會在主恒星附近建造用以收集能量的巨型結構——戴森球。

需要指出的是,在弗裡曼.戴森的構想中,戴森球並不是我們想像中的那種能把太陽包裹住的固體空心球體,而應該是由大量的圍繞著太陽的能量收集器組成,它們可以一個一個地獨立發射,隨著太陽能收集器的逐漸增多,最終會形成一個包裹住太陽的鬆散結構,因此我們也可以將其稱為「戴森雲」。

那麼問題就來了,人類在未來應該如何建造能把太陽包裹住的戴森球呢?有科學家提出:我們只需要先把水星拆掉,就可以完成很大一部分的工程了。

水星的探測資料顯示,水星的物質密度很高,由大約70%的金屬和30%的矽酸鹽組成,由此可見,水星上的大部分物質都可以作為建造戴森球的原料。牛津大學的物理學家斯圖亞特.阿姆斯壯(Stuart Armstrong)指出,在不久的將來,人類應該把水星拆掉用來製造包裹太陽的戴森球,對此他還提出了一個有意思的計畫,下面我們來簡單瞭解一下,看看這個計畫是否可行。

簡而言之,這個計畫就是利用一種迴圈的方式逐步拆掉水星,單個迴圈可分為5步,第1步是獲取能量;第2步是利用獲取的能量在水星上完成採礦、提煉等工作;第3步是將原料發射到預定軌道上;第4步是利用這些原料在軌道上製造太陽能收集器;第5歲則是太陽能收集器收集太陽的能量,以提供循環系統所需要的能量。

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