Технические детали "сферы Дайсона"

[Gleb1964]

прочитал всю тему, кроме некоторых ссылок
почему-то только мельком упоминается тот аспект, что любая такая сфера вокруг звезды существенно нарушит ее температурное равновесие и может просто привести даже к взрыву светила.
Можно рассматривать недры звезды как нагреватель, а окружающий космос с температурой порядка 3К как холодильник. Установка любого экрана между звездой и окружающим космосом приводит к нарушению равновесной температуры в атмосфере звезды, поскольку температура такого экрана всегда будет заведомо выше 3К.
Мало того, если звезда будет окружена сферической зеркальной оболочкой, которую расчитывали где то в начале темы, то ситуация будет еще хуже. Геометрия отражения от сферы такова, что любой луч, вышедший с поверхности звезды, при отражении вернется обратно же на звезду и будет ею поглощен, вызывая рост температуры. Таким образом расчет, полагающий, что в замкнутой сфере возникнет дополнительная поддержка паруса излучением за счет многократного переотражения излучения в сфере, - такой расчет неверен.
В самом деле, если представить себе наблюдателя на поверхности зеркальной сферы, концентрической с центральной звездой, то геометрия отражения будет такова, что сфера для наблюдателя будет черной, а свет будет приходить только от центральной звезды и отражаться назад на звезду. Свет с других направлений может возникнуть только в случае, если свет при отражении будет отклоняться в сторону - например, при рассеянии света на диффузной поверхности или если сфера состоит из множества зеркал, отклоненных в разные стороны, чтобы создать заполнение сферы светом по другим направлениям.
В конечном счете, свет, после многих переотражений, будет поглощен либо зеркальной сферой, либо самой звездой. Нагретая поверхность сферы будет переизлучать во все стороны пропорционально коэффициенту поглощения. Та часть теплового переизлучения сферы, которая направлена внутрь сферы, опять же, приводит к нагреву звезды и самой сферы. Часть излучения, направленная в космос, это тот поток, который окончательно покинул систему. Для равновесия звезды этот поток должен быть уравнен с потоком, излучаемым звездой. Выгодно сделать сферу с максимальной теплопроводностью и с максимальным коэффициентом поглощения наружней поверхности, что будет означать максимальную излучательную способность.
Какова будет равновесная температура стенки сферы при уравнивании потока от звезды с потоком, излучаемым сферой в космос?
Очевидно, что плотность излучения будет соотноситься как отношение площадей сферы и поверхности зведы или как квадраты диаметров. Для сферы вокруг Солнца с радиусом 1а.е. плотность потока, которую надо переизлучить, равна солнечной постоянной 1367 Вт/м². Это дает равновесную температуру на внешней поверхности сферы 524.7К, - и это для сферы с черной наружней стенкой, с максимальной излучающей способностью. Обитать внутри такой сферы будет невозможно (неважно где - внутри сферы температура будет только выше). Если учесть эффект разогрева центральной звезды - будет еще хуже.
Вывод - для возможности обитания внутри такой сферы ее диаметр должен быть существенно больше. Если мы хотим 300К на поверхности сферы для солнечной системы, то диаметр сферы должен быть 3.06а.е. и это без учета разогрева Солнца.

[Проходящий Кот]

Так эта энергия предназначена для запуска межзвездников, обеспечения астроинженерии и складирования запасов энергии(в форме дейтерия)  на будущее.
Смотрите Астроформинг на WIKI -Традиция.]

[alex_semenov]

Глеб, все верно.
Есть уже оценки и этого.
Сфера Дайсона-Подпригора
Вот и рисунок:


Красный карлик превращается в желтый для подсветки одной единственной планеты.
Хотя я не думаю, что Сферу Дайсона будут применять именно для этого.

Сфера Дайсона - это НЕЧЕЛОВЕЧЕСКАЯ технология в любом случае и цели ее использования - нечеловеческие.
Это космическая цивилизация не ниже Z1, а может и Z2

Скажем, такая сфера могла бы сработать как искусственный стимулятор взрыва новой (или сверхновой?) для наработки тяжелых элементов в тех местах где с ними напряженка.
Представляете масштаб цивилизации, которая задумала такую технологию?

Лично я считаю (и тут кажется это уже сказал) что первая потребность у разума возникнет в конце эпохи звезд. Когда останутся только красные карлики, например а зачем-то понадобится более яркий источник света.
Сейчас, даже если и есть где-то недалеко развитая КЦ (космическая цивилизация), она вряд ли строит подобные сооружения.
Вселенная ПОКА молода,  девственна, относительно полна (для них) дармовой энергии и ресурсов как ЭДЕМСКИЙ САД...
Они все еще строят хижины, а не небоскребы...
 

[Проходящий Кот]

Прыжёк к сфере Нанодайсона сложен, но возможен....

Для настоящей же сферы Дайсона, чтобы она притягивала людей с нормальной силой тяжести  необходима толщина сферы порядка 12 тысяч километров, в зависимости от используемого элемента. А общая масса ---- несколько сот масс Солнца.....

[it]

чтобы она притягивала людей с нормальной силой тяжести  необходима толщина сферы порядка 12 тысяч километров, в зависимости от используемого элемента. А общая масса ---- несколько сот масс Солнца.....

По-моему, достаточно одного Солнца и сферы радиусом 4 млн. км - и будет на поверхности этой сферы 1 g.

Разогрев поверхности Солнца вызовет его расширение - и сферу будет поддерживать не давление излучения, а давление газа.
Такая вот планетка  - радиусом в 4 млн. км, с нормальной силой тяжести, атмосферой, океанами.

Проблема только в том, что тепло нужно отводить или утилизировать.         

[Проходящий Кот]

Толщина пленки какая?

[Gleb1964]

Цитата: Проходящий Кот от 12.10.2013 [22:00:49]

    чтобы она притягивала людей с нормальной силой тяжести  необходима толщина сферы порядка 12 тысяч километров, в зависимости от используемого элемента. А общая масса ---- несколько сот масс Солнца.....

По-моему, достаточно одного Солнца и сферы радиусом 4 млн. км - и будет на поверхности этой сферы 1 g.

Разогрев поверхности Солнца вызовет его расширение - и сферу будет поддерживать не давление излучения, а давление газа.
Такая вот планетка  - радиусом в 4 млн. км, с нормальной силой тяжести, атмосферой, океанами.

Проблема только в том, что тепло нужно отводить или утилизировать.   

посчитаем - при таком радиусе сферы ее поверхность должна иметь равновесную температуру примерно 3212К, и это чтобы просто переизлучать нынешний поток от Солнца. Причем, это минимальная оценка температуры внешней стороны сферы. Какая там еще жизнь, океаны?

[it]

должна иметь равновесную температуру примерно 3212К

Поэтому и нужно утилизировать тепло.
Ну, что-то вроде системы дополнительных зеркал, которые собирают излучение Солнце в потоки с небольшим сечением, которые затем пропускаются через Сферу, попутно совершая механическую работу.
Отдельный вопрос. Если температура внешних слоёв Солнца повысится, то не вызовет ли это расширение наружных оболочек Солнца и падение интенсивности термоядерной реакции?

[Проходящий Кот]

Какая полезная работа на расплавляющемся объекте?

[it]

Цивилизация, собирающаяся строить Сферу, должна прежде решить, как она будет использовать энергию звезды - иначе какой смысл эту Сферу строить? Один из таких гипотетических вариантов состоит в том, что будет изобретено зеркало, от которого фотон будет отражаться миллиарды раз без поглощения. Тогда, используя материал планет, можно создать Сферу толщиной в сотни метров, и этот материал будет удерживаться давлением излучения. Вероятно, можно расположить зеркала таким образом, чтобы излучение не попадало обратно на звезду. В Сфере должны быть отверстия, через которые выходил поток излучения такой же мощности, что производит звезда - и таким образом давление излучение внутри Сферы оставалось бы постоянным. Перевод энергии излучения в энергию, потребляемую цивилизацией, может быть разным. Например, можно использовать излучение, исходящее из отверстий Сферы для разгона космических парусников. Можно сделать некоторые участки Сферы таким образом, чтобы они могли совершать радиальные колебания - и таким образом переводить энергию излучения в механическую энергию.

[Diman]

Построить сферу Дайсона так же маловероятно, как и Фримену Дайсону нокаутировать Майка Тайсона!
 

[Проходящий Кот]

И что, это опровергает расчеты?
СКУЧНО.

[Проходящий Кот]

Раковину Покровского вы опровергли, а как быть со сферой НаноДайсона?

[Проходящий Кот]

Тоже обсуждение:
http://forums.airbase.ru/2010/06/t70108--astroformirovanie-ili-odeyala-dlya-zvezd.html

[shuricos]

Цитата: Проходящий Кот от 12.10.2013 [22:00:49]
По-моему, достаточно одного Солнца и сферы радиусом 4 млн. км - и будет на поверхности этой сферы 1 g.

при таком радиусе сферы ее поверхность должна иметь равновесную температуру примерно 3212К

Интересно, а какую массу и с каким ускорением надо запускать, чтобы преобразовать такое количество тепловой энергии в кинетическую?

Радиус орбиты Земли = 149 597 870 700 м
Площадь поверхности сферы с радиусом орбиты Земли = 4ПR² = 281 229 379 159 805 101 083 382,55181887 м²

Солнечная постоянна на орбите Земли = 1366 Вт/м²
Всего на вышеозначенную сферу попадёт 384 159 331 932 293 768 079 900 565,78458 Вт (Дж/с).

Масса Земли 5,9726·10²⁴ кг.
Т.е. энергии Солнца хватило бы для того, чтобы объекту с массой Земли сообщить ускорение, равное 8 м/с² (почти ускорение свободного падения)!

Т.е. этой энергии достаточно, чтобы объект с массой Земли неподвижно (без использования центробежной силы)удерживать на расстоянии 4 млн.км. от Солнца. А на орбите Земли можно было бы неподвижно удерживать объект в 1400 масс Земли (при том, что все планеты Солнечной системы - всего только ~446 масс Земли).

Или иначе: за 530 лет можно было бы всем планетам Солнечной системы сообщить скорость света.

[Проходящий Кот]

С нулями разберитесь.....

[shuricos]

С нулями разберитесь.....

Проверил, то же самое получилось.

[shuricos]

зачем ему так много энергии?

Насчёт полной сферы Дайсона не уверен, но вот отдельные её элементы могут иметь смысл: например, в точке Лагранжа L2 некой планеты устанавливается огромное зеркало, световым потоком которого вещество планеты (или только её атмосферы) не только разогревается, но и "сдувается" в нужном нам направлении.

[shuricos]

Если мы хотим 300К на поверхности сферы для солнечной системы, то диаметр сферы должен быть 3.06а.е.

Правильно ли я понимаю, что если мы поместим некое космическое поселение в поясе астероидов (это как раз 3 а.е.) так, что одна сторона этого поселения будет постоянно обращена к Солнцу, то на этой стороне будет как раз комфортная температура 300К (27С)?

[shuricos]

Или иначе: за 530 лет можно было бы всем планетам Солнечной системы сообщить скорость света.

Или за то же время можно всю Солнечную систему разогнать до 0,14% скорости света, а за 3800 лет - до 1% скорости света.

Фактически это означает, что цивилизация второго типа, если ей удалось оседлать достаточно молодое светило типа нашего Солнца, то у такой цивилизации может стоять только одна задача для такой конструкции - перемещение всей солнечной системы целиком, ибо для всего остального такая энергия избыточна.

Вообразите себе масштаб такой задачи, размах задумки.
Такая цивилизация может собрать несколько звёзд в нужной ей конфигурации - хоть для удобства коммуникаций, хоть "для красоты" (чтобы издали было понятно, что здесь есть мощная цивилизация, способная двигать звёзды).