Dyson Sphere: Ultima Megaestrutura para Extrair Energia Abundante do Sol

5 meses ago
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A história humana foi moldada pela energia que usamos. No início, usamos nossos músculos crus, mas depois descobrimos o fogo e aprendemos como controlá-lo e extrair energia. Mais tarde, aprendemos a usar carvão e petróleo para impulsionar grandes esforços industriais. Então nós inauguramos a Era Atômica, onde aprendemos a arte de dividir um núcleo para aproveitar uma enorme quantidade de energia. A cada passo sucessivo, aumentamos nossa utilização de energia para níveis que nunca foram atingidos antes e avançaram significativamente como espécie. Atualmente, estamos buscando novas maneiras de coletar fontes renováveis ​​de energia para atender às crescentes necessidades de energia.

À medida que a humanidade avança, é provável que obtenhamos controle total dos recursos do nosso planeta. Nesse estágio, provavelmente ficaremos sem recursos e precisaremos explorar e colonizar outros lugares habitáveis ​​do cosmos. No entanto, o espaço é complexo, portanto, invadir isso exigirá enormes quantidades de energia. Felizmente, sabemos onde obtê-lo … o Sol – a última fonte de energia para o nosso sistema solar.

Durante muito tempo, os cientistas conheciam a magnanimidade da energia solar, mas com painéis solares aproveitamos apenas um pote desse potencial. No entanto, e se pudéssemos criar um método para coletar toda a energia do sol? Se assim for, é provável que usemos alguma forma da megaestrutura chamada esfera de Dyson.

Esfera de Dyson

Uma esfera de Dyson é uma megarestrutura proposta que engloba completamente o Sol (ou qualquer outra estrela) para aproveitar sua energia. Para a humanidade, construir uma esfera de Dyson seria um salto tecnológico a par da descoberta da roda por nossos ancestrais. Uma esfera de Dyson poderia nos ajudar a transformar de uma espécie planetária a uma interestelar.

A ideia da esfera de Dyson foi proposta pela primeira vez por um físico chamado Freeman Dyson em seu artigo “ Busca por Fontes Estelares Artificiais de Radiação Infravermelha”.” Ele postulou que, à medida que uma civilização se torna tecnologicamente avançada e exaure suas fontes de energia planetárias, elas precisariam extrair energia fora de seu planeta. Extrair energia da estrela mais próxima seria a melhor aposta. Para fazer isso, uma civilização avançada precisaria criar uma esfera artificial ao redor do sol para aproveitar suas enormes quantidades de energia. Freeman opinou que uma esfera sólida literal que encapsula o sol seria gravitacionalmente instável e exigiria mais material do que a combinação de todos os planetas do nosso sistema solar. Em vez disso, ele calculou que uma esfera de Dyson poderia ser feita a partir de milhões de satélites coletores solares individuais.

Uma esfera de Dyson no nosso sistema solar teria um raio de 1 AU e uma área superficial mínima de 2,72×10 17 km 2 – aproximadamente 600 milhões de vezes a área da superfície da Terra. A energia de saída do sol está em torno de 4 × 10 26 W, o que facilmente satisfaria nossos crescentes requisitos de energia à medida que nos tornamos mais avançados tecnologicamente.

Variantes da Esfera Dyson

Desde que o conceito foi proposto pela primeira vez, muitas versões de esferas Dyson foram projetadas para melhorar sua viabilidade prática. Vamos dar uma olhada nas duas versões mais populares da esfera Dyson:

Enxame de Dyson

A variante mais próxima da formulação original da esfera de Dyson é o enxame de Dyson. Nesta metodologia de projeto, há um grande número de satélites independentes movidos a energia solar (ou painéis solares avançados) orbitando em uma formação densa ao redor do sol. Basicamente, a idéia é usar formas diferentes de transferência de energia sem fio para transferir energia entre esses componentes do enxame e nosso planeta.

As duas principais vantagens associadas a essa abordagem são que os componentes orbitantes individuais podem ser dimensionados com base em nossos requisitos e essa construção pode ser feita de forma incremental.

Dyson_Swarm_realistic_representation

Dyson swarm (Crédito da foto: Віщун / Wikimedia Commons)

A falha desta abordagem é que ela não explica de forma abrangente a dinâmica astrofísica, que entraria em ação enquanto tentava orbitar enxames de construções de satélite ao redor do sol. À medida que começamos a enviar mais e mais satélites coletores solares, seria cada vez mais difícil manter a estabilidade orbital.

Bolha Dyson

Outra abordagem para implementar uma esfera Dyson é usar algo chamado uma bolha Dyson. Assim como um enxame de Dyson, uma bolha de Dyson é teorizada para ser composta de várias construções independentes. No entanto, há uma pegadinha… estas construções não orbitariam o Sol!

Em uma bolha Dyson, as construções envolventes são propostas para serem implementadas usando estatitas. Statites são satélites suspensos no espaço usando velas de luz solar. As velas de luz solar são, elas próprias, um conceito hipotético no qual a propulsão por satélite é obtida usando a pressão de radiação exercida pela luz solar em grandes espelhos. As estatitas seriam estacionárias em relação ao sol, mas também independentes umas das outras.

Bolha de Dyson

Bolha de Dyson (Crédito da Foto: Wikimedia Commons)

Com o progresso atual da ciência material, a praticidade dessa abordagem é altamente improvável. Uma estatite 100% reflexiva posicionada ao redor do Sol precisaria ter uma densidade de 0,78 grama por metro quadrado. Um material de densidade ultra baixa ainda não foi produzido em laboratório. Mesmo o papel de impressão regular tem uma densidade de cerca de 80 g por metro quadrado; fazer painéis com uma densidade de 0,78 gms / m 2 , seria necessário um profundo conhecimento profundo da ciência material.

Podemos formular teorias sobre a construção de megaestruturas revolucionárias que nos ajudarão na ordenha de toda a energia do Sol, mas fazer isso em um sentido prático está atualmente além do escopo da capacidade de engenharia da humanidade. A criação de uma infra-estrutura para construir, implantar e manter enxames ou bolhas de satélites ou estatutos coletores de energia solar ao redor do Sol simplesmente não é possível com os recursos que temos atualmente na Terra. Nós precisaríamos de alguma forma de máquinas ‘auto-replicantes’ – como proposto por George Dvorsky – para construir uma verdadeira esfera de Dyson.

Referências:

  1. Revista de Ciência
  2. Universidade de Harvard
  3. Universidade de Stanford
  4. Universidade de Cornell
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