Sfera Dyson a fost, iniţial, o idee într-un roman science-fiction, preluată, după mai mulţi ani, de lumea ştiinţifică şi transformată într-unul dintre cele mai ambiţioase ţeluri ale tehnologiei moderne.
Conceptul de “Sferă Dyson” provine dintr-un raționament aparent logic – dacă se presupune că orice civilizație tehnologic (foarte) avansată are nevoie de tot mai multă energie pentru a-și satisface nevoile, vine un moment în care resursele de pe planetă nu mai sunt suficiente. În această situaţie, cel mai bun mod de a colecta fiecare foton de energie solară este ca steaua/ planeta să fie înconjurată cu o sferă de panouri solare.
Această ipoteză a fost formulată în 1960, de către fizicianul şi matematicianul Freeman Dyson, care a recunoscut că a avut o astfel de idee după ce a citit romanul ştiinţifico-fantastic “Star Maker”, publicat în 1937, de către scriitorul şi filosoful britanic Olaf Stapledon, carte considerată de mulţi “cea mai puternică operă de imaginație scrisă vreodată”.
Ce este Sfera Dyson?
O ”Sferă Dyson”, în accepţia celui care a imaginat-o, Freeman Dyson (1923 – 2020), cunoscut pentru lucrările sale în domeniul fizicii cuantice, astrofizicii, fizicii nucleare etc., este o structură artificială imensă, pe care o civilizație avansată tehnologic ar putea să o construiască în jurul stelei sale, captându-i o mare parte din putere.
Fizicianul nu exclude ca o civilizaţie extraterestră extrem de avansată din punct de vedere tehnologic să fi construit deja o astfel de sferă care să înconjoare cu structuri artificiale steaua sa natală, pentru a maximiza captarea energiei acesteia. “Ar trebui să ne aşteptăm – spunea Freeman Dyson – ca, în câteva mii de ani de la intrarea sa în stadiul de dezvoltare industrială, orice specie inteligentă (din Univers) să ocupe o biosferă artificială (un habitat, un fel de “cochilie”, un “roi” de obiecte care călătoresc pe orbite independente în jurul stelei, nu neapărat în formă de sferă)”.
O sferă Dyson ar putea avea, de pildă, dimensiunea orbitei Pământului în jurul Soarelui (Terra orbitează la aproximativ 150 de milioane de kilometri de Soare) şi ar consta dintr-o carcasă de colectoare solare (sau habitate) în jurul stelei.
Variante ale Sferei Dyson
Freeman Dyson nu a detaliat cum ar putea fi construit un sistem de captare a energiei unei stele, dar a sugerat mai multe variante ale conceptului de sferă Dyson, printre care:
- Sfera Dyson clasică – o “coajă” solidă care ar înconjura complet o stea. Această variantă este, însă, considerată impracticabilă din punctul de vedere al stabilității și al materialelor necesare.
- Roi Dyson – o serie de sateliți sau structuri mai mici, denumite “unități de captare a energiei”, care ar orbita steaua și ar colecta energia. Această variantă este considerată mai realistă din punct de vedere ingineresc și tehnologic.
- Bula Dyson – o variantă care ar implica o mulțime de oglinzi sau panouri solare, într-o structură sferică, dar nu neapărat o “coajă” solidă, ci mai degrabă o rețea de elemente interconectate.
În orice variantă, ideea din spatele sferei Dyson este de a oferi unei civilizații o cantitate enormă de energie, necesară pentru susținerea unui nivel tehnologic avansat. Conceptul ocupă un loc important, de exemplu, în cadrul discuțiilor despre potențialul tehnologic și energetic al civilizațiilor extraterestre (scara Kardashev).
Scara Kardashev şi Sfera Dyson – relevanţă şi speculaţii
Scara Kardashev este adesea utilizată în discuțiile teoretice despre potențialul tehnologic și energetic al civilizațiilor extraterestre, un instrument util pentru a ne imagina cum ar putea arăta civilizațiile superioare civilizaţiei umane și pentru a structura căutarea semnalelor extraterestre, cum se intâmplă in proiectul SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence).
Scara Kardashev, ca sistem de clasificare a civilizațiilor în funcție de nivelul lor de dezvoltare tehnologică, a fost propus în 1964, de către astronomul Nikolai Kardashev, principalele tipuri de civilizaţie fiind:
- Tip I (Civilizație planetară) – utilizează toată energia disponibilă pe planeta sa de origine, are control complet asupra resurselor planetare, inclusiv resursele naturale (energia geotermală, energia solară, energia eoliană etc.), ar putea controla fenomene naturale precum vremea și ar putea folosi resursele energetice planetare la capacitate maximă.
- Tip II (Civilizație stelară) – utilizează toată energia disponibilă a unei stele, este capabilă de construcții de megastructuri, cum ar fi Sfera Dyson, care ar putea capta și folosi majoritatea energiei emise de steaua gazdă, ar putea exploata energia solară la o scară imensă, ar putea să construiască diverse colonii în spațiu și să aibă o influență semnificativă asupra întregului sistem solar.
- Tip III (Civilizație galactică) – utilizează toată energia disponibilă la scara unei galaxii, ar avea controlul asupra energiei generate de toate stelele din galaxie, ar putea construi structuri de dimensiuni galactice și ar avea tehnologia necesară pentru a coloniza și controla o întreagă galaxie.
La propunerea inițială, oamenii de ştiinţă, fascinaţi de “Sfera Dyson”, au adăugat mai multe extensii, pentru a include şi alte niveluri posibile ale civilizației:
- Tip IV (Civilizație universală) – utilizează energia disponibilă la scara întregului univers.
- Tip V (Civilizație multiversală) – controlează energia la scara mai multor universuri, într-un multivers teoretic.
- Tip 0 – nivelul civilizației umane actuale, care încă nu a atins statutul de Tip I.
Sfera Dyson – din nou de actualitate în lumea ştiinţifică
Deși este încă un concept teoretic și speculativ, Sfera Dyson rămâne de actualitate în lumea științifică actuală, fascinându-i pe cei mai ambiţioşi oameni de ştiinţă, interesul manifestându-se în mai multe domenii și din diverse perspective:
- Căutarea vieții extraterestre – proiectele de căutare a vieții inteligente în Univers, precum SETI, iau în considerare posibilitatea detectării semnalelor sau a emisiilor energetice care ar putea fi asociate cu megastructuri precum sfera Dyson. Telescopul Spitzer și alte instrumente astronomice sunt folosite pentru a căuta semne de megastructuri care ar putea înconjura stele îndepărtate.
- Observații astronomice – despre unele stele care prezintă variații neobișnuite în luminozitate, precum steaua KIC 8462852 (Tabby’s Star), s-a speculat că ar fi potențiali candidați pentru a fi înconjurați de structuri asemănătoare Sferei Dyson.
- Proiecte de valorificare a energiei solare – deși construirea unei Sfere Dyson complete este departe de posibilitățile noastre actuale, ideile derivate, cum ar fi panourile solare orbitale sau proiecte mai mici de colectare a energiei solare în spațiu, sunt considerate esenţiale pentru viitorul aprovizionării cu energie a Pământului.
- Megastructuri și infrastructură spațială – dezvoltarea de megastructuri sau colonii spațiale reprezintă un subiect de interes, iar conceptele de tip “Sfera Dyson” sunt studiate pentru a înțelege cum ar putea fi gestionate și utilizate resursele la scară mare în viitor.
- Discuții teoretice și filosofice – Scara Kardashev și conceptul de Sferă Dyson sunt utilizate în discuțiile despre viitorul umanității și despre potențialul evoluției tehnologice. Sunt explorate scenarii ipotetice despre cum ar putea arăta civilizațiile avansate și ce tehnologii ar putea dezvolta. Pe de altă parte, există discuții despre implicațiile etice și filozofice ale construirii unei Sfere Dyson, inclusiv impactul asupra mediului cosmic și responsabilitățile unei civilizații care deține o astfel de putere energetică.
Misterul Stelei lui Tabby (Tabby’s Star
Steaua lui Tabby, cunoscută oficial sub numele KIC 8462852 și uneori denumită “Steaua lui Boyajian” (după numele celui care a descoperit-o), este o stea din Constelația Lebăda (Cygnus), situată la aproximativ 1 470 de ani-lumină de Pământ. Această stea a atras atenția cercetătorilor datorită comportamentului său neobișnuit, în special variațiilor mari și inexplicabile ale luminozității sale.
Aceste variații sunt mult mai mari decât cele observate la alte stele şi nu par să urmeze un tipar regulat. Comportamentul enigmatic al stelei a generat numeroase ipoteze pentru a explica variațiile de luminozitate, una dintre acestea referindu-se la faptul că ar putea fi vorba de megastructuri construite de o civilizație extraterestră avansată, precum o Sferă Dyson parțial realizată.
Steaua lui Tabby este un subiect de interes major în astronomia modernă, datorită comportamentului său unic și a numeroaselor ipoteze pe care le-a generat. Studierea acestei stele ar putea oferi informații valoroase despre fenomenele cosmice neobișnuite și despre potențialele semne de activitate extraterestră.
Sfera Dyson – cel mai ambiţios proiect de construcţie de pe Pământ
Dirk Schulze-Makuch, un cunoscut astrobiolog, a propus o variantă interesantă și practică a conceptului de Sferă Dyson, adaptată la tehnologiile și resursele disponibile în prezent și în viitorul apropiat. Proiectele sale explorează idei care sunt mai fezabile din punct de vedere ingineresc și care ar putea fi realizate în mod progresiv de o civilizație umană avansată. Iată câteva aspecte cheie ale propunerilor sale:
Roi Dyson (Dyson Swarm)
În loc de o structură solidă și continuă care să înconjoare complet o stea, Schulze-Makuch a sugerat un roi de sateliți solari sau colectori de energie care orbitează steaua. Acești sateliți ar capta energia solară și ar transmite-o către Pământ sau către alte locații din sistemul solar. Această variantă este mult mai realistă din punct de vedere tehnologic și logistic, deoarece nu necesită materiale extraordinare sau tehnologii încă inexistente. Fiecare unitate individuală din roi poate fi construită și lansată treptat. De altfel, Dyson însuşi găsise o posibilă soluție – o structură discontinuă sub forma unui roi de obiecte zburătoare, plasate pe orbite independente în jurul stelei.
Unităţi modulare
Sateliții ar fi construiți din unități modulare, fiecare echipată cu panouri solare și tehnologii de transmisie a energiei. Modul în care sunt proiectate aceste unități permite lansarea și asamblarea lor graduală în spațiu. Sistemul poate fi extins în funcție de necesități și de resursele disponibile, fără a fi nevoie de un efort masiv de construire a unei structuri complete dintr-odată.
Transmiterea energiei captate de Sfera Dyson
Schulze-Makuch a explorat modalități de transmitere a energiei captate de sateliți către Pământ, cum ar fi microundele sau laserele. Aceste metode ar permite transferul eficient al energiei prin spațiu. Proiectele ar include măsuri pentru a maximiza eficiența transmiterii și pentru a asigura securitatea sistemului împotriva interferențelor și a altor probleme potențiale.
Integrarea cu infrastructura existentă
Proiectele de Sferă Dyson propuse de Schulze-Makuch sunt gândite să fie compatibile cu infrastructura spațială existentă și cu cea planificată pentru viitorul apropiat, facilitând integrarea și dezvoltarea treptată.
Aşadar, Dirk Schulze-Makuch a propus o variantă a Sferei Dyson care se concentrează pe posibilitatea realizării practice și tehnologice. Prin utilizarea unui roi de sateliți solari modulari și scalabili, el oferă o abordare care poate fi implementată gradual, folosind tehnologiile disponibile sau aflate în dezvoltare în prezent. Această propunere aduce conceptul de Sferă Dyson mai aproape de realitate, făcându-l mai accesibil pentru viitorul explorării și utilizării resurselor spațiale.
Tehnologia trebuie să fie “frumoasă şi ieftină”…
Freeman Dyson, acest fizician temerar, sublinia frecvent principiul de bază care ar trebui să călăuzească demersurile ştiinţifice – “Pentru a satisface nevoile materiale ale lumii, tehnologia trebuie să fie frumoasă și ieftină”.
În legătură cu cel mai spectaculos concept din gândirea şi opera sa, Dyson spunea că: “Ar trebui să ne așteptăm ca, în câteva mii de ani de la intrarea sa în stadiul de dezvoltare industrială, orice specie inteligentă să fie găsită ocupând o biosferă artificială care înconjoară steaua mamă”.
Nenumărate alte idei ale fizicianului englez, extrem de originale, sunt astăzi în centrul dezbaterilor ştiinţifice. De exemplu, deşi era de acord că emisiile suplimentare de CO2 contribuie la încălzirea globală, pe de altă parte, spunea acesta, beneficiile suplimentare ale CO2 depășesc orice efecte negative asociate, deoarece conduc la creşterea producţiei agricole, a pădurilor etc.
De asemenea, Freeman Dyson mai credea că modelele de simulare existente, ale schimbărilor climatice, nu reușesc să țină cont de unii factori importanți și că, astfel, rezultatele au o marjă de eroare prea mare pentru a prezice în mod fiabil tendințele şi că, de fapt, nu fac decât să distragă atenţia de la alte probleme globale care ar trebui să aibă prioritate.
Preocupat de o mulţime de teme de cercetare, recompensat cu nenumărate premii, Freeman Dyson a fost o personalitate atipică a lumii ştiinţifice, iar ideile sale continuă să se afle în centrul dezbaterilor, să provoace, adeseori să contrarieze. “Întrebarea care ne va decide destinul – spunea Dyson – nu este dacă ne vom extinde în spațiu. Este: vom fi o specie sau un milion? Un milion de specii nu vor epuiza nișele ecologice care așteaptă sosirea inteligenței”.
