Künstlerische Darstellung einer Dyson-Kugel um einen entfernten Stern Bildnachweis: Eburacum45 / SentientDevelopments.com
In der Suche nach außerirdischer Intelligenz SETI und Leben jenseits unseres Sonnensystems Die Menschheit hatte immer mit der Herausforderung zu kämpfen, zu wissen, wonach sie suchen muss. Wenn das Leben auf der Erde etwas ist, wissen wir, dass es einige hochspezifische Bedingungen erfordert, um zu entstehen und zu gedeihenund weiterentwickeln.
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Und wenn die Arten von Technologien, mit denen die Menschheit das Universum kommuniziert und erforscht, Anzeichen dafür sind, wäre ein Teil dieser Aktivität auch aus Lichtjahren Entfernung erkennbar. Leider haben wir nur uns selbst und unseren Planeten als Beispiele, Wissenschaftlersind gezwungen, bestimmte theoretische Sprünge zu machen, um zu spekulieren, was könnte da draußen sein.
Angesichts des Alters des Universums 13,8 Milliarden Jahre scheint es naiv zu sein, zu vermuten, dass einige außerirdische Intelligenzen ETIs nicht viel länger als wir existieren würden. Es wäre auch dumm, dies anzunehmenKeine andere Zivilisation wäre technologisch weiter fortgeschritten als wir.
Wenn dies der Fall ist, würden sie sich wahrscheinlich auf Technologien verlassen, die wir uns nur vorstellen können. Glücklicherweise kann die Vorstellungskraft ein mächtiges Werkzeug sein. Und im Laufe der Jahre haben Wissenschaftler einige sehr interessante Ideen entwickelt, was möglich sein könntefür die Menschheit eines Tages. Und wenn es uns möglich ist, warum nicht auch ETIs?
Zum Beispiel haben sich im Laufe des 20. Jahrhunderts viele Wissenschaftler und Science-Fiction-Autoren massive Strukturen ausgedacht, die gebaut werden könnten, um den Weltraum zu kolonisieren, einen ganzen Planeten und sogar ein ganzes Sternensystem zu umfassen. Gemeinsam als Megastrukturen bekannt, die mögliche Existenz dieserhat auch einige unserer SETI-Bemühungen informiert.
Diese Strukturen sind das, was wir uns vorstellen, dass Menschen irgendwann bauen könnten, wenn wir zu groß werden, als dass die Erde uns halten könnte. Und wenn es um mögliche außerirdische Intelligenzen ETIs geht, ist es nicht weit hergeholt, sich vorzustellen, dass einige von ihnen möglicherweise bereits Strukturen gebaut habenwaren - wie Larry Niven es ausdrückte - "größer als Welten".
Schauen wir uns also die Möglichkeiten an, die sich im Laufe der Jahre ausgedacht haben. Einige davon gibt es möglicherweise bereits. Und wer weiß? Möglicherweise haben wir einige bereits entdeckt ...
Definition :
Wie der Name vermuten lässt, wird der Begriff Megastruktur verwendet, um eine mögliche künstliche Struktur im eingebauten Raum zu beschreiben, die von anderen Sternensystemen aus beobachtet werden kann. Die erste bekannte Beschreibung wurde vom britischen Philosophen und Science-Fiction-Autor Olaf Stapleton gemachtIn seinem Roman von 1937 Star Maker , er beschrieb wie die Menschheit :
"[B] egan, um die Energien seiner Sterne in einem bisher ungeahnten Ausmaß zu nutzen. Nicht nur jedes Sonnensystem war jetzt von einer Gaze von Lichtfallen umgeben, die die entweichende Sonnenenergie für den intelligenten Gebrauch fokussierten, so dass dieDie ganze Galaxie war verdunkelt, aber viele Sterne, die nicht als Sonnen geeignet waren, wurden aufgelöst und von ihren erstaunlichen Vorräten an subatomarer Energie geplündert. "
Das Konzept wurde in den 1960er Jahren vom britisch-amerikanischen theoretischen Physiker und Mathematiker Freeman Dyson populär gemacht. In seiner 1960er-Arbeit mit dem Titel " Suche nach künstlichen stellaren Quellen für Infrarotstrahlung ", er skizzierte, wie eine fortgeschrittene Zivilisation in der Lage sein könnte, eine massive kugelförmige Struktur zu schaffen, die ihr gesamtes Sternensystem umfasste.
Diese Arten von Strukturen, die heute oft als "Dyson-Kugeln" bezeichnet werden, könnten einen großen Prozentsatz der Energie eines Sterns nutzen und so den Energiebedarf einer fortgeschrittenen Spezies decken, sobald sie über die Ressourcen hinaus gewachsen oder diese erschöpft habenihres Heimatplaneten.
Seitdem wurden mehrere Variationen der Dyson-Sphäre und anderer massereicher Strukturen vorgeschlagen, die von Strukturen in der Umlaufbahn um einen Planeten über massive Raumstationen, die ihre eigene Schwerkraft liefern können, bis zu Strukturen reichen, die Energie aus einer ganzen Galaxie beziehen können.
Obwohl die Einzelheiten variieren können, bleibt das grundlegende Designkonzept das gleiche: Go Big!
Ein Hinweis auf ETIs :
Wie bereits erwähnt, ist die Suche der Menschheit nach ETIs aufgrund unserer Kenntnisse begrenzt. Da das Leben nur auf einem Planeten existiert, den wir kennen Erde, können wir nur nach "potenziell bewohnbaren" Planeten unter den felsigen Planeten suchen.haben eine ausreichend dicke Atmosphäre, sind warm genug, um flüssiges Wasser auf ihren Oberflächen zu halten und Niederschläge zu erfahren auch bekannt als die Wasserkreislauf .
Diese Planeten müssten auch die gleichen klimastabilisierenden Mechanismen haben wie die Erde wie die Kohlenstoffkreislauf .Es ist nicht so, dass wir denken, dass das Leben unter verschiedenen Umständen unmöglich ist, es ist einfach so, dass wir keine Ahnung haben, wie wir es auf Welten erkennen können, die beispielsweise eine Methan-Stickstoff-Atmosphäre und einen Methan-Kreislauf auf ihren Oberflächen haben wie Saturnmond Titan .
Darüber hinaus sind wir bei der Suche nach technologischen Aktivitäten auch bekannt als "Technosignaturen", von denen wir wissen, dass sie funktionieren, begrenzt. In unserem Fall umfasst dies Funkübertragungen, optische Übertragungen Laser, Kohlendioxid und Methan Verschmutzung undradioaktive Isotope Atomtests.
Darüber hinaus sind wir gezwungen, basierend auf den Arten von Technologien zu spekulieren, die zumindest machbar sind. Und dann, basierend auf den Arten von Signaturen, die diese Technologien wahrscheinlich erzeugen, durchsuchen Wissenschaftler das Universum nach ihnen.
Kardaschew-Skala :
Wenn es um SETI geht und darüber spekuliert wird, was wir dort herausfinden könnten, ist ein Name, der wirklich auffällt, Nikolai Semenovich Kardashev - ein russischer Astrophysiker und stellvertretender Direktor des Astro Space Center wird von der überwacht Russische Akademie der Wissenschaften in Moskau.
Zusätzlich zu seinen zahlreichen Beiträgen auf dem Gebiet der russischen SETI-Forschung entwickelte Kardaschew das berühmte Klassifizierungsschema für ETIs, das seinen Namen trägt. Kardaschew-Skala In diesem Schema wurde der Entwicklungsstand einer Zivilisation anhand der Energiemenge klassifiziert, die sie nutzen und nutzen konnten.
Die Grundlagen dieses Schemas wurden in Kadaschews Arbeit von 1964 ausführlich beschrieben. " Übermittlung von Informationen durch außerirdische Zivilisationen ", wo er erklärte, dass Zivilisationen anhand von drei Typen klassifiziert werden könnten.
Zivilisationen vom Typ I : Intelligente Arten in dieser Kategorie, auch als "planetarische Zivilisationen" bekannt, sind solche, die die gesamte Energie ihres Heimatplaneten nutzen und speichern können. Laut Kardaschew würde dies einem Verbrauch von 4 x 10 entsprechen. 19 Erg / Sek., Die wahrscheinlich weltweit in Form von Fusionskraft, Antimaterie und erneuerbarer Energie vorliegen.
Zivilisationen vom Typ II : Auch als "Sternzivilisation" bezeichnet, hätten sich intelligente Arten in dieser Kategorie so weit entwickelt, dass sie die gesamte von ihrem Stern emittierte Energie ernten könnten - was Kardaschew spekulierte, würde wahrscheinlich eine Struktur wie eine Dyson-Kugel beinhalten. In diesem FallDies würde zu einem Verbrauch von 4 x 10³³ Erg / Sek. führen.
Zivilisationen vom Typ III : Eine intelligente Spezies, die zu dieser Kategorie gehört und auch als "galaktische Zivilisation" bezeichnet wird, könnte die Energie einer gesamten Galaxie nutzen, was sich auf den Energieverbrauch in der Größenordnung von 4 x 10 auswirken würde. 44 Erg / Sek.
Mit diesem Schema ist es naheliegend, dass Arten, die die Mittel entwickelt haben, um Energie auf stellarer, interstellarer oder galaktischer Ebene zu nutzen, künstliche Strukturen erzeugen können, die exponentiell größer sind als alles, was eine Zivilisation vom Typ I produzieren könnte.
Im Laufe der Zeit hat die Kardaschew-Skala eine gewisse Erweiterung erfahren, da Wissenschaftler und Theoretiker andere Kategorien und Klassifizierungsmethoden vorgeschlagen haben. Für den Anfang haben einige vorgeschlagen, dass es einen Typ 0 gibt, der für alle Zivilisationen gilt, die noch keine Meisterschaft erlangt habenihren Planeten und seine Ressourcen.
Nach Carl Sagans Buch von 1973 Die kosmische Verbindung: Eine außerirdische Perspektive , die Menschheit passt in diese Kategorie, hat noch keinen Entwicklungsstand vom Typ I erreicht :
"Eine Zivilisation vom Typ I kann für Kommunikationszwecke das Äquivalent der gesamten gegenwärtigen Leistung des Planeten Erde aufbringen - die jetzt für Heizung, Elektrizität, Transport usw. verwendet wird. Eine Vielzahl anderer Zwecke als Kommunikationmit außerirdischen Zivilisationen. Nach dieser Definition die Die Erde ist noch keine Zivilisation vom Typ I ... Eine kombinierte Energie- / Informationscharakterisierung unserer gegenwärtigen Welt terrestrische Gesellschaft ist Typ 0,7 "
In ähnlicher Weise gab es diejenigen, die die Aufnahme von Ranglisten vom Typ IV und Typ V vorgeschlagen haben, die für Zivilisationen gelten würden, die die Kontrolle über ihr gesamtes Universum oder mehrere Universen haben. Da die Leistungsabgabe des sichtbaren Universums nicht kalkulierbar ist, gibt es diesekeine Möglichkeit abzuschätzen, wie viel Energie Zivilisationen in diesen Kategorien verbrauchen würden.
Es gab sogar Vorschläge, verschiedene Metriken zu verwenden, um den Entwicklungsstand einer Zivilisation zu messen. Zum Beispiel schlug Sagan in vor Die kosmische Verbindung dass die Menge an Informationen, die einer Zivilisation zur Verfügung steht, ein besseres Mittel wäre, um zu beurteilen, wie weit sie fortgeschritten sind.
Der berühmte Luft- und Raumfahrtingenieur und Autor Robert Zubrin schlug auch vor, eine ganzheitlichere Metrik zu verwenden, die über den Energieverbrauch hinausgeht - etwas in der Art von planetarischer, stellarer oder galaktischer "Meisterschaft" anstelle von Nutzung.
Der britische Kosmologe John D. Barrow hat sogar vorgeschlagen, die Skala umzukehren, indem er Arten anhand ihrer Beherrschung immer kleinerer Skalen dh Mikrotechnologie, Nanotechnologie klassifiziert. Picotechnologie und Femtotechnologie .
Arten von Megastrukturen :
Während im Laufe der Jahre unzählige Arten von Megastrukturen theoretisiert wurden, sind einige bekannter als andere. Zum größten Teil wären diese Strukturen nur für Zivilisationen des Typs II realisierbar, und darüber hinaus sind sie die Mittel, mit denen dies erreicht wurdeEntwicklungsstand. Hier sind einige der beliebtesten Konzepte, die bisher vorgeschlagen wurden.
Alderson Disk Discworld :
An Alderson Disk ist im Wesentlichen eine massive scheibenförmige Form, die einen zentralen Stern umgibt und den Lebensraum in der bewohnbaren Zone des Sterns maximiert. Die Idee hat ihren Namen von Dan Alderson, einem Wissenschaftler des NASA Jet Propulsion Laboratory, der die Software für die Navigation im Stern geschrieben hat Voyager 1 und 2 Sonden
Die Scheibe selbst wäre mehrere tausend Kilometer dick und hätte einen Radius von mehreren astronomischen Einheiten AU ungefähr die Entfernung zwischen Sonne und Mars / Jupiter. Der Stern, der sich in einem Loch in der Mitte befinden würde, was bedeuten würdedass alle Punkte auf der Scheibe eine ständige Dämmerung erfahren würden - es sei denn, der Stern wurde dazu gebracht, auf und ab zu wackeln.
Die Masse der Scheibe würde ihre eigene Schwerkraft bereitstellen und eine beidseitige Besiedlung ermöglichen, während die Atmosphäre durch Platzieren einer tausend Kilometer hohen Wand am inneren Rand eingedämmt würde. Unter der Voraussetzung ausreichender Technologie könnte die gesamte Scheibe vorhanden seinbewohnbar sein. Aber selbst wenn das Leben auf die bewohnbare Zone des Sterns beschränkt wäre, würde es immer noch zig Millionen Erden entsprechen.
Die mechanischen Beanspruchungen der Scheibe bedeuten, dass kein bekanntes Material ausreichend stark wäre. Daher würde der Aufbau einer solchen Scheibe erfordern, dass verschiedene Supermaterialien im Voraus erfunden und in Massenproduktion hergestellt werden.
Außerdem würde der Bau einer solchen Scheibe mehr Materie erfordern, als um bekannte Sterne herum vorhanden ist, was bedeutet, dass das gesamte Planetensystem und mehrere andere für Baumaterialien zerlegt worden wären.
Dyson-Struktur :
Die klassische Megastruktur, die als erste populär gemacht wurde. Diese theoretische Struktur wurde nach Freeman Dyson benannt und repräsentiert das, was er vermutete, dass eines Tages eine ausreichend fortgeschrittene Zivilisation gebaut werden könnte, um ihren Energiebedarf und den Bedarf an mehr bewohnbarem Raum zu decken.
Die Vorteile einer solchen Struktur bestehen darin, dass sie innerhalb der bewohnbaren Zone eines Sterns errichtet werden kann. Im Fall der Sonne entspricht dies etwa 1 AE oder irgendwo zwischen Venus und Mars. Auf diese Weise wären alle Abschnitte der Kugelbewohnbar, das entspricht Milliarden von Erden.
Ein weiterer Vorteil ist die Tatsache, dass jeder Abschnitt der Kugel auf die Sonne gerichtet ist, was zu beständigem Tageslicht und der Fähigkeit führt, den gesamten Energiebedarf mit Solaranlagen zu decken. Vorausgesetzt, die Kugel selbst ist dick genug, könnte sie auch eine eigene liefernSchwere.
Andernfalls könnte künstliche Schwerkraft durch Zentripetalkraft erzeugt werden, die durch die Rotation der Kugel um den Stern verursacht wird. Das letztere Szenario würde jedoch bedeuten, dass die stärkste Gravitationskraft um das Äquatorband herum mit geringer Schwerkraft um die Pole erfahren würde.
Während eine Dyson-Kugel ein klassisches Beispiel für eine Typ-II-Zivilisation ist, wurde vorgeschlagen, dass das Konzept skalierbar ist und von Typ-III-Zivilisationen oder höher erstellt werden könnte. Ein Beispiel hierfür ist in a dargestellt. Studie 2011 von Inoue und Yookoo, die spekulieren Sie, dass eine Zivilisation in der Lage sein könnte, eine Dyson-Kugel um das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum ihrer Galaxie zu bauen.
Viele Variationen einer Dyson-Kugel wurden im Laufe der Jahre theoretisiert, was zu dem allgemeineren Begriff "Dyson-Struktur" führte. Dazu gehört der Dyson-Schwarm, der aus einer großen Anzahl unabhängiger Konstrukte besteht, die von Satelliten bis zu Lebensräumen reichen, die in a umkreisendichte Formation um den Stern.
Es gibt auch den Dyson Ring, dessen Konzept ähnlich ist, der jedoch eine verkleinerte Version der Sphäre darstellt siehe Ringworld unten. Dann gibt es die Dyson-Blase, die einem Schwarm und Ring ähnelt, da sie aus vielen unabhängigen Strukturen besteht, die gemeinsam um den Stern kreisen.
Matrioshka Gehirn :
Eine leichte Variation der Dyson-Kugel dieses Konzept stellt sich Megastrukturen vor, die in konzentrischen Schichten um einen Stern angeordnet sind wie eine Matrioshka-Puppe. Dieses "Gehirn" wäre im Wesentlichen ein massiver Supercomputer, bei dem jede Schicht die von der vorherigen Schicht erzeugte Wärme zu Berechnungszwecken nutzt.
Während die innerste Schicht Energie direkt vom Stern beziehen würde, würde jede nachfolgende Schicht der angrenzenden Schicht Abwärme entziehen. Das Konzept wurde ursprünglich von Robert Bradbury als Alternative zu einem " vorgeschlagen. Jupiter-Gehirn "- eine ähnliche Idee, aber in kleinerem Maßstab.
Dieses Konzept sieht vor, wie eine Art möglicherweise auf Rechenressourcen angewiesen sein muss, die so massiv sind, dass sie eine herausragende Größe haben. Alternativ haben sich die Arten möglicherweise dafür entschieden, ihren physischen Körper zu verlieren und auf unbestimmte Zeit als Teil einer virtuellen Existenz zu lebenvom Gehirn.
Stellar Engine Shkadov Thruster :
Ähnlich wie bei einer Dyson-Kugel ist auch das Konzept der Shkadov Thruster eine Megastruktur, die die Energie eines Sterns in eine einzige Richtung fokussieren soll wodurch Schub erzeugt wird. Die Idee wurde zuerst von Fritz Zwicky, einem Schweizer Astronomen, vorgeschlagen, der während eines Vortrags an der Universität Oxford im Mai 1948 darauf hinwies, wo er sprachDie Möglichkeit von:
„… beschleunigen… [die Sonne] auf höhere Geschwindigkeiten, zum Beispiel 1000 km / s in Richtung Alpha Centauri A, in dessen Nachbarschaft unsere Nachkommen dann in tausend Jahren ankommen könnten. [Diese Einwegreise] könnte durch dieWirkung von Kernfusionsjets unter Verwendung der Materie, aus der die Sonne und die Planeten bestehen, als nukleare Treibmittel. “
Es war jedoch der russische Luftfahrtingenieur Dr. Leonid Shkadov der mit seiner Studie von 1987 eine detaillierte Beschreibung und Berechnungen lieferte " Möglichkeit zur Steuerung der Bewegung des Sonnensystems in der Galaxie ". Sein Vorschlag für den Sternmotor, der seinen Namen tragen würde, bestand aus einer riesigen, gekrümmten reflektierenden Oberfläche, die nahe genug am Stern platziert war, um von seiner Gravitationskraft angezogen zu werden.
Wenn Sonnenlicht auf die reflektierende Oberfläche trifft, erzeugt es eine abstoßende Kraft, die die Megastruktur wegdrückt. Die Anziehungskraft des Sterns würde dazu führen, dass er für die Fahrt mitgerissen wird, und das gesamte System beginnt sich langsam zu bewegen. Mit der Zeit beginnt sich der SternMotor würde enorme Geschwindigkeiten akkumulieren und in der Lage sein, seinen Teil der Galaxie zu verlassen. Als Shkadov erklärt :
"Es wird gezeigt, dass, wenn ein Bildschirm, der Sonnenstrahlen reflektiert, stationär in einiger Entfernung von der Sonne positioniert ist, die zentrale Symmetrie der Sonnenstrahlung im Sonnenschutzsystem verletzt wird und eine Kraft auftritt, die die Sonnenbewegung stört.. Es wird gezeigt, dass während einer Umlaufzeit der Sonne eine radiale Ablenkung der Sonne von ihrer Referenzbahn um den Wert von etwa 10-12 Parsec möglich ist. Eine seitliche Abweichung der Sonne um 4,4 Parsec von ihrer Orbitalebene ist ebenfalls möglich, wenn die Bildschirmachse normal zur Orbitalebene ist und eine konstante Ausrichtung hat. "
Innerhalb dieses Konzepts ist es denkbar, dass ein Planetensystem den Stern immer noch umkreist. Wenn es weit außerhalb eines Abstands von 1 AE vom Stern platziert wird, kann ein erdähnlicher Planet immer noch ohne Komplikationen umkreisen. Lebensräume könntenauch um den Rand dieses massiven Bauwerks herum errichtet werden, damit Milliarden von Einwohnern durch den Weltraum reisen können.
Auf diese Weise könnte die Bevölkerung ihren Stern als Transportmittel für Planeten verwenden, sich durch die Galaxie bewegen und andere Planeten kolonisieren. Wissenschaftler haben spekuliert, dass dies bereits der Fall ist, wenn es darum geht Hypervelocity-Sterne die aufgrund der Interaktion mit unserem supermassiven Schwarzen Loch aus unserer Galaxie geworfen wurden Schütze A * .
Ringwelt Niven Ring :
Eine weitere Megastruktur, die von Dysons Vorschlag inspiriert wurde, ist die Ringworld oder der Niven Ring, ein Konzept, das nach seinem Erfinder Science-Fiction-Autor Larry Niven und dem Roman von 1970 benannt wurde, der es populär machte Ringwelt .
Wie der Name schon sagt, besteht diese Megastruktur aus einem künstlichen Ring, der einen Stern mit einem Radius umkreist, der ungefähr der Erdumlaufbahn entspricht 1. AU .Der Ring dreht sich, um künstliche Schwerkraft zu erzeugen, während die Innenwände verhindern, dass die Atmosphäre entweicht.Wie Niven es im Vorwort zum Roman beschrieben hat :
„Ich selbst habe mir eine Struktur zwischen Dyson-Kugeln und Planeten ausgedacht. Baue einen Ring mit einem Radius von 93 Millionen Meilen - eine Erdumlaufbahn - um die Sonne. Wenn wir die Masse des Jupiter haben, mit der wir arbeiten können, und wenn wir es schaffentausend Meilen breit erhalten wir eine Dicke von ungefähr tausend Fuß für die Basis. "
Wie bei anderen Megastrukturen besteht der Vorteil einer solchen Struktur darin, dass sie die Menge an bewohnbarem Raum in der bewohnbaren Zone eines Sterns vervielfacht. Obwohl das Konzept vom technischen Standpunkt aus als instabil und unwahrscheinlich kritisiert wurde, bleibt es einer der folgendenbisher beliebteste Beispiele für eine Megastruktur.
Andere mögliche Megastrukturen :
Abgesehen von diesen klassischen Beispielen gibt es viele andere Arten von Megastrukturen, die im Laufe der Jahre theoretisiert und vorgeschlagen wurden. In den meisten Fällen handelt es sich um kleinere Konzepte, die für Zivilisationen des Typs I möglich wären, aber von Zivilisationen, in denen sie leben, immer noch erkennbar wärenSternensysteme in Lichtjahren Entfernung.
Banks Orbital / Bishop Ring Halo :
Ähnlich wie bei einem Niven Ring sind ein Banks Orbital und ein Bishop Ring kleinere Versionen eines ringförmigen Weltraumlebensraums, der sich dreht, um künstliche Schwerkraft sowie einen Tag-Nacht-Zyklus bereitzustellen. Das frühere Konzept hat seinen Namen von Science FictionSchriftsteller Ian M. Banks, der in seinem über solche Strukturen schrieb Kultur Serie.
Basierend auf den Beschreibungen aus seinen Romanen würde ein Banks Orbital einen Umfang von ungefähr 10 Millionen km 62 Millionen mi haben und eine Breite zwischen 1000 und 6000 km 620 und 3730 mi haben, was einer Oberfläche zwischen 20 entsprichtund das 120-fache der Erde.
Der Bischofsring hat seinen Namen vom Waldbischof von Institut für Atomic Scale Engineering , der seinen Vorschlag in einer Studie von 1997 mit dem Titel " Lebensräume im Freien ". Der ursprüngliche Vorschlag sah eine Struktur mit einem Radius von 1000 km und einer Breite von 500 km vor.
Diese Megastrukturen können in der Umlaufbahn eines Planeten oder innerhalb der Lagrange-Punkte eines Systems errichtet werden. Tageslicht kann durch Abwinkeln des Rings zum Stern des Systems oder durch Positionieren eines abgewinkelten Spiegels oder einer künstlichen Sonne in der Ringmitte bereitgestellt werden.
Bernal Sphere O'Neill-Zylinder / Topopolis :
Die Bernal-Sphäre wurde von John Desmond Bernal in seiner Studie von 1929 mit dem Titel " vorgeschlagen. Die Welt, das Fleisch und der Teufel: Eine Untersuchung der Zukunft der drei Feinde der rationalen Seele ". In Abschnitt II: Die Welt er sprach über die Herausforderungen der Eroberung des Weltraums und darüber, was nötig wäre, um dort eine dauerhafte menschliche Präsenz zu schaffen.
Zu diesem Zweck schlug Bernal die Schaffung eines hohlen kugelförmigen Lebensraums mit einem Durchmesser von 16 km vor, der mit Luft gefüllt ist und eine Bevölkerung von 20.000 bis 30.000 Menschen aufnehmen kann :
"Stellen Sie sich eine Kugelschale mit einem Durchmesser von etwa zehn Meilen vor, die aus den leichtesten und meist hohlen Materialien besteht. Zu diesem Zweck wären die neuen molekularen Materialien bewundernswert geeignet. Aufgrund der fehlenden Gravitation wäre ihre Konstruktion keine technische Leistungjede Größe. Die Quelle des Materials, aus dem dies gemacht werden würde, würde nur zu einem kleinen Teil aus der Erde stammen, denn der größte Teil der Struktur würde aus der Substanz eines oder mehrerer kleinerer Asteroiden, Ringen des Saturn, bestehenoder anderer planetarischer Abfall. "
Künstlerische Darstellung des Äußeren einer Bernal-Sphäre. Bildnachweis: Rick Guidice / NASA Ames Research Center
Dieses Konzept soll eine der Inspirationen für den amerikanischen Physiker Gerard K. O'Neill und seine Schüler gewesen sein, auf die Idee des O'Neill-Zylinders zu kommen. Das Konzept wurde 1976 in seinem Buch beschrieben. Die hohe Grenze: Menschliche Kolonien im Weltraum , wo O'Neill beschrieb, wie sich die Menschheit im gesamten Sonnensystem ausdehnen könnte, indem sie "Inseln im Weltraum" baut :
"Obwohl das Gesamtvolumen der Asteroiden viel kleiner ist als das der Erde, ist es ein Volumen, das viel zugänglicher ist als die Tiefen unseres Planeten. Auf der Erde steht uns nur eine dünne Materialhaut zur Verfügung, ohne unter hohem Druck und intensiv tief abzubauenHitze ... [W] wir müssten die gesamte Erde entstellen, um nur ein Hundertstel des Materials zu erhalten, das in drei jetzt nutzlosen, leblosen Asteroiden enthalten ist; und es gibt Tausende dieser kleinen Planeten. "
Ein O'Neill-Zylinder mit einem Durchmesser von 8 km und einer Länge von 32 km würde aus zwei gegenläufigen Zylindern bestehen. Diese würden künstliche Schwerkraft erzeugen und gleichzeitig alle gyroskopischen Effekte ausgleichenHalten Sie den Lebensraum auf die Sonne gerichtet.
Die Vorteile dieser Arten von Lebensräumen bestehen laut O'Neill darin, dass sie den Bevölkerungsdruck hier auf der Erde verringern würden. Die Zylinder könnten auch durch das Sonnensystem an den Lagrange-Punkten L3, L4 und L5 positioniert werden, wodurch Lebensräume entstehenfür Millionen von Menschen, ohne andere Planeten kolonisieren zu müssen.
„Eine nichtindustrielle Erde mit einer Bevölkerung von vielleicht einer Milliarde Menschen könnte weitaus schöner sein als jetzt", schrieb er. "Der Tourismus aus dem Weltraum könnte ein wichtiger Wirtschaftszweig sein und als starker Anreiz zur Erweiterung bestehender Parks dienen.neue erstellen und historische Sehenswürdigkeiten wiederherstellen. "
Shellworld :
Eine Shellworld ähnelt einer Dyson-Kugel, außer dass sie einen ganzen Planeten anstelle eines Sternensystems umfasst. Das Konzept wurde von Kevin Roy - einem Ingenieur des US-Energieministeriums - in seiner Studie von 2009 vorgeschlagen. " Muschelwelten - Ein Ansatz zur Terraformierung von Monden, kleinen Planeten und Plutoiden ".
Das Konzept wurde vorgeschlagen, um das Terraforming effektiver zu gestalten. Dies sollte erreicht werden, indem eine große „Hülle“ um eine unbewohnbare Welt gebaut wird, um sicherzustellen, dass die eingebrachten atmosphärischen Gase nicht in den Weltraum verloren gehen.
Dies würde es ermöglichen, dass langfristige Veränderungen Wurzeln schlagen, einschließlich der Einführung von Mikroorganismen, Pflanzen und anderen komplexen Lebensformen, die sicherstellen würden, dass die Lebensbedingungen stabilisiert und verstärkt werden.
Dieser Prozess, der eine Erweiterung der Paraterraforming darstellt, würde die Terraformierung von Planeten ermöglichen, die nicht die richtigen Anfangsbedingungen haben dh warm genug, nass genug, im Besitz einer Atmosphäre und eines Magnetfelds usw..
Weltraumaufzug :
Hier ist ein Konzept, das in der Science-Fiction immens populär gemacht wurde und sogar Gegenstand detaillierter Forschung ist. Das Konzept wurde erstmals 1959 vom russischen Wissenschaftler Yuri N. Artsutanov vorgeschlagen und basiert auf der Idee eines geostationären Satelliten und eines Gegengewichts im Orbitdurch eine massive Zugstruktur auch bekannt als "die Bohnenstange" mit der Erde verbunden sein.
Zwischen der Erde und dem geostationären Satelliten könnten raketengetriebene Roboterautos Nutzlasten, Materialien und Menschen auf der Bohnenstange auf und ab befördern. Von dort aus könnten sie außerhalb der Welt zum Mond, zum Mars oder an eine beliebige Anzahl von Orten verschifft werdenim gesamten Sonnensystem.
Das Konzept ist nicht nur eine gewaltige technische Leistung, sondern würde auch die Kosten für den Start der Besatzung und der Nutzlasten in den Weltraum erheblich senken. Zum Beispiel a Bericht 2017 Laut Angaben des Ames Research Center der NASA kostete der Start einer Nutzlast im Wert von 16.000 kg für den Low Earth Orbit LEO rund 400 Millionen US-Dollar - das entspricht etwa 25.000 US-Dollar pro kg 11.365 US-Dollar pro Pfund.
Stanford Torus Von Braun Wheel :
Wie viele seiner Kollegen erfordert dieses Konzept einen massiven Weltraumlebensraum, der sich dreht, um künstliche Schwerkraft bereitzustellen. Das Konzept wurde ursprünglich vom russischen Raketenwissenschaftler Konstantin Tsiolkovsky vorgeschlagen, der über die Verwendung von Rotation zum Erstellen schrieb. künstliche Schwerkraft im Weltraum im Jahr 1903.
Dies wurde vom slowenischen Raketeningenieur Herman Potočnik mit seinem Buch von 1928 geflossen. Das Problem der Raumfahrt: Der Raketenmotor . In dieser umfassenden Studie beschrieb er eine rotierende " Habitat Wheel "das würde sich in einer geostationären Umlaufbahn GSO um die Erde befinden.
In den 1950er Jahren schlug der deutsch-amerikanische Raketenwissenschaftler Wernher von Braun eine rotierende torusförmige Station bekannt als Von Braun Wheel vor, die in einer Reihe von Artikeln in der nationalen Zeitschrift vorgestellt wurde. Collier's betitelt , “ Der Mensch wird bald den Weltraum erobern! ”
Die Idee wurde bekannter, nachdem sie als Teil des vorgeschlagen wurde. NASA-Sommerstudie 1975 eine Zusammenarbeit zwischen dem Ames Research Center der NASA und der Stanford University. Das resultierende Design wird danach als "Stanford Torus" bezeichnet.
Auf der Suche nach Megastrukturen :
Alle diese Konzepte sind für sich genommen aufregend, aber noch aufregender ist die Aussicht, sie oder ähnliches in unserer Galaxie - oder möglicherweise in anderen Galaxien - zu finden. Aber wie würden wir nach ihnen suchen? Welche "Technosignaturen" würden darauf hinweisendas Vorhandensein einer Megastruktur und damit einer hoch entwickelten Zivilisation?
Wie Professor Abraham Loeb - der Frank D. Baird Jr. Lehrstuhl für Physik und der Lehrstuhl für Astronomie an der Harvard University - Interessante Technik | wissenschaft-x.com per E-Mail mitteilte :
"Es ist wahrscheinlich, dass fortgeschrittene Zivilisationen ihre natürliche Umgebung verändern werden, indem sie Megastrukturen bauen, künstliches Licht erzeugen, Atmosphären verschmutzen und Wärme umverteilen. Dies hat zwei Vorteile. Es bietet uns viele mögliche Flaggen, die ihre Existenz signalisieren würden, damit wir es tun."wissen, dass wir nicht allein sind. Und zweitens lernen wir, indem wir die verbrannten Oberflächen von Planeten mit toten Zivilisationen untersuchen, wie wir uns zusammenreißen und ein ähnliches Schicksal vermeiden können. "
Klingt absolut lohnenswert, nicht wahr? Aber natürlich stellt die Suche nach ETIs und Technosignaturen einige sehr große Herausforderungen dar. In einem kürzlich veröffentlichten Aufsatz in Scientific American Prof. Loeb sprach auch das vielleicht größte von allen an.
"Wenn andere Zivilisationen existieren", schrieb er, "ist ein Schlüssel, um auf sie aufmerksam zu werden, ob wir intelligent genug sind, um ihre Signale angemessen zu interpretieren oder ein Stück ihrer Technologie zu identifizieren, wenn es in unserem Sonnensystem erscheinen sollte."
Wenn man bedenkt, dass wir keinen Bezugsrahmen für ETIs oder die Technologie haben, die sie möglicherweise verwenden, ist es durchaus möglich, dass die Zeichen da draußen sind und wir sie nur vermissen. Zum Glück das gleiche Gefühl des Staunens und der Vorstellungskraft, das uns erlaubt hatüber Megastrukturen zu spekulieren hat auch einige Vorschläge gemacht, wie man nach ihnen sucht.
Freeman Dysons Studie, in der er erstmals das Konzept einer sphärischen Megastruktur vorschlug, war eine Idee, wie wir sie im Kosmos finden könnten. Laut Dyson würden Megastrukturen, die die Energie eines ganzen Sterns nutzen, massiv ausstrahlenMengen an Abwärme in den Weltraum.
Diese Hitze konnte mit den Infrarotinstrumenten einiger der größten Teleskope der Welt erfasst werden. Gleiches gilt für jede Orbitalstruktur, die die Energie eines Sterns nutzt. Kurz gesagt, jede Megastruktur vom Typ II kann durch genaue Untersuchung der Sterne auf Anzeichen entdeckt werdenvon thermischen Anomalien.
Eine andere Methode wäre die genaue Überwachung von Sternensystemen auf Anzeichen von periodischen Helligkeitseinbrüchen. Normalerweise wird diese Methode Transitphotometrie verwendet, um das Vorhandensein von Exoplaneten um Sterne herum zu erkennen, bei denen Einbrüche durch vor dem Stern vorbeiziehende Exoplaneten verursacht werdenrelativ zum Beobachter.
Studie 2018
Direktbildgebung 30-Meter-Teleskop Riesen-Magellan-Teleskop
Extrem großes Teleskop James Webb-Weltraumteleskop Quellen :
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