Фантастика получила техническое обоснование — учёные рассчитали, где и как строить сферу Дайсона

Гипотетическая сфера Дайсона вокруг Солнца, которая будет собирать энергию звезды для нужд человечества, когда-нибудь может стать реальностью. Сегодня подобный проект представляется фантастическим. Но энергии много не бывает — земная цивилизация уже усвоила этот урок, и будет искать доступ к новым источникам. Так почему бы уже сегодня не оценить этот проект с позиций учёных и инженеров? Всё необходимое для этого можно найти в учебниках.

Художественное представление частичной сферы (роя) Дайсона. Источник изображения: Archibald Tuttle

Исследование возможности создания сплошной или частичной сферы Дайсона провёл Ян Мариус Питерс (Ian Marius Peters) из Института возобновляемых источников энергии Гельмгольца в Эрлангене-Нюрнберге (Forschungszentrum Jülich). Его работа опубликована в журнале Science Direct. Как пояснил учёный, он не нашёл публикаций, посвящённых созданию сферы Дайсона из фотоэлектрических панелей, а ведь это самое очевидное решение для улавливания энергии Солнца на сегодняшний день.

Идею энергетической ловушки для сбора энергии звезды развил физик Фримен Дайсон (Freeman Dyson). По его словам, он почерпнул её из произведения Олафа Стэплдона Создатель звёзд (1937). Однако схожие идеи значительно раньше выдвигал Константин Циолковский, о чём Дайсон, вероятно, не знал. В любом случае он развил идеи предшественников в относительно полную концепцию. Учёный Ян Мариус Питерс пошёл дальше — он оценил влияние подобной мегаконструкции на жизнь на Земле, а также рассчитал, сколько материала потребуется для её строительства.

Математические расчёты показали, что сфера Дайсона небольшого диаметра — внутри орбиты Земли — оказалась бы непрактичной. Во-первых, она перегревалась бы, что снижало бы эффективность фотоэлектрического преобразования. Во-вторых, она блокировала бы свет, поступающий на Землю, что привело бы к гибели организмов и цивилизации.

Сферы Дайсона больших диаметров охлаждались бы лучше и, в целом, позволяли бы обеспечить эффективность улавливания солнечной энергии на уровне 25 %. Однако в случае сплошной сферы температура на нашей планете могла бы повыситься на 140 К, что также привело бы к гибели жизни на Земле.

Источник изображения: Science Direct 2025

В качестве компромиссного решения можно было бы создать частичную структуру (рой Дайсона) с покрытием на уровне 22 % на расстоянии 2,13 а. е. от Солнца. Это позволило бы получать 4 % солнечной энергии (15,6 йоттаватт), при этом температура Земли повысилась бы менее чем на 3 К, что сопоставимо с текущими тенденциями глобального потепления. Для этого потребуется 1,3 × 10²³ кг кремния — колоссальное количество, но вполне осуществимое в рамках запасов вещества в Солнечной системе.

Рой Дайсона будет проще создать, чем сплошную сферу. В принципе, такой проект можно реализовывать уже сегодня. Группировку можно наращивать постепенно, по мере изготовления компонентов роя. В таком случае идея уже не кажется фантастической. Однако её время всё же ещё не пришло.