Podnoszenie gwiazd
Podnoszenie gwiazd to dowolny z kilku hipotetycznych procesów, za pomocą których wystarczająco zaawansowana cywilizacja (w szczególności cywilizacja Kardashev-II lub wyższa) mogłaby usunąć znaczną część materii gwiazdy , którą można następnie ponownie wykorzystać, prawdopodobnie optymalizując energię gwiazdy Wydajność i żywotność w tym samym czasie. Wydaje się, że termin ten został ukuty przez Davida Criswella .
Gwiazdy już teraz tracą niewielki przepływ masy przez wiatr słoneczny , koronalne wyrzuty masy i inne naturalne procesy. W ciągu życia gwiazdy na ciągu głównym ta strata jest zwykle pomijalna w porównaniu z całkowitą masą gwiazdy; tylko pod koniec życia gwiazdy, kiedy staje się ona czerwonym olbrzymem lub supernową , wyrzucana jest duża część materii. Zaproponowane techniki podnoszenia gwiazd działałyby poprzez zwiększenie tego naturalnego plazmy i manipulowanie nim za pomocą pól magnetycznych .
Gwiazdy mają głębokie studnie grawitacyjne , więc energia potrzebna do takich operacji jest duża. Na przykład podniesienie materiału słonecznego z powierzchni Słońca do nieskończoności wymaga 2,1 × 10 11 J /kg. Ta energia mogłaby być dostarczana przez samą gwiazdę, zebraną przez sferę Dysona ; wykorzystanie 10% całkowitej mocy wyjściowej Słońca pozwoliłoby na podniesienie 5,9 × 10 21 kilogramów materii rocznie (0,0000003% całkowitej masy Słońca), czyli 8% masy Księżyca Ziemi .
Metody podnoszenia materiału
Odpływ napędzany termicznie
Najprostszy system podnoszenia gwiazd zwiększyłby szybkość odpływu wiatru słonecznego poprzez bezpośrednie ogrzewanie małych obszarów atmosfery gwiazdy przy użyciu wielu różnych środków dostarczania energii, takich jak wiązki mikrofal, lasery lub wiązki cząstek – cokolwiek okazało się być najbardziej efektywne dla inżynierów systemu. Spowodowałoby to dużą i trwałą erupcję podobną do rozbłysku słonecznego w miejscu docelowym, zasilając wiatr słoneczny.
Wynikający z tego odpływ byłby zbierany za pomocą prądu pierścieniowego wokół równika gwiazdy w celu wytworzenia potężnego toroidalnego pola magnetycznego z dipolami nad biegunami rotacyjnymi gwiazdy. Spowodowałoby to odchylenie wiatru słonecznego gwiazdy w parę dżetów ustawionych wzdłuż jej osi obrotu, przechodzących przez parę magnetycznych dysz rakietowych . Dysze magnetyczne zamieniłby część energii cieplnej plazmy w prędkość na zewnątrz, pomagając schłodzić odpływ. Prąd pierścienia wymagany do wytworzenia tego pola magnetycznego byłby generowany przez pierścień stacji kosmicznych akceleratorów cząstek na bliskiej orbicie wokół równika gwiazdy. Akceleratory te byłyby fizycznie oddzielone od siebie, ale wymieniałyby dwie przeciwbieżne wiązki jonów o przeciwnych ładunkach z sąsiadami po obu stronach, tworząc pełny obwód wokół gwiazdy.
„Huff-n-Puff”
David Criswell zaproponował modyfikację systemu dżetów polarnych, w której pole magnetyczne można by wykorzystać do bezpośredniego zwiększenia odpływu wiatru słonecznego, bez konieczności dodatkowego ogrzewania powierzchni gwiazdy. Nazwał to metodą „Huff-n-Puff”, zainspirowaną groźbami Wielkiego Złego Wilka z bajki o Trzech Małych Świnkach .
W tym systemie pierścień akceleratorów cząstek nie znajdowałby się na orbicie, zamiast tego polegałby na zewnętrznej sile samego pola magnetycznego jako wsparcia przeciw grawitacji gwiazdy. Aby wprowadzić energię do atmosfery gwiazdy, prąd pierścienia zostałby najpierw tymczasowo wyłączony, umożliwiając stacjom akceleratorów cząstek rozpoczęcie swobodnego opadania w kierunku powierzchni gwiazdy. Gdy stacje osiągną wystarczającą prędkość do wewnątrz, prąd pierścieniowy zostanie ponownie aktywowany, a powstałe pole magnetyczne zostanie wykorzystane do odwrócenia upadku stacji. To „ściska” gwiazdę, napędzając gwiezdną atmosferę przez polarne dysze magnetyczne. Prąd pierścieniowy zostałby ponownie wyłączony, zanim stacje pierścieniowe osiągnęłyby wystarczającą prędkość na zewnątrz, aby odrzucić je zbyt daleko od gwiazdy, a grawitacja gwiazdy mogłaby przyciągnąć je z powrotem do wewnątrz, aby powtórzyć cykl.
Pojedynczy zestaw stacji pierścieniowych skutkowałby bardzo przerywanym przepływem. Możliwe jest wygładzenie tego wypływu za pomocą wielu zestawów stacji pierścieniowych, przy czym każdy zestaw działa w innym etapie cyklu Huff-n-Puff w dowolnym momencie, tak że zawsze występuje „ściskanie” jednego pierścienia. To również wygładziłoby zapotrzebowanie systemu na moc w miarę upływu czasu.
Przyspieszenie odśrodkowe
Alternatywą dla metody Huff-n-Puff do wykorzystania toroidalnego pola magnetycznego do zwiększenia odpływu wiatru słonecznego jest umieszczenie stacji pierścieniowych na orbicie polarnej, a nie równikowej. Dwie dysze magnetyczne znajdowałyby się wówczas na równiku gwiazdy. Aby zwiększyć szybkość wypływu przez te dwa dżety równikowe, system pierścieni obracałby się wokół gwiazdy z prędkością znacznie większą niż naturalna rotacja gwiazdy. To spowodowałoby, że gwiezdna atmosfera wyrzucona przez pole magnetyczne zostałaby wyrzucona na zewnątrz.
Ta metoda ma wiele istotnych komplikacji w porównaniu z innymi. Obracanie pierścienia w ten sposób wymagałoby od stacji pierścieniowych użycia potężnego ciągu rakietowego, co wymagałoby zarówno dużych rakietowych , jak i dużej ilości masy reakcyjnej . Tę masę reakcyjną można „recyklingować”, kierując wyloty rakiet tak, aby uderzały w powierzchnię gwiazdy, ale zbieranie świeżej masy reakcyjnej z wypływu gwiazdy i dostarczanie jej do stacji pierścieniowych w wystarczającej ilości jeszcze bardziej komplikuje system. Wreszcie, powstałe dżety wędrują spiralnie na zewnątrz od równika gwiazdy, zamiast wyłaniać się prosto z biegunów; może to skomplikować zbiór, a także rozmieszczenie Kula Dysona zasilająca system.
Zbiór uniesionej masy
Materia uniesiona z gwiazdy wyłoni się w postaci dżetów plazmy o długości setek lub tysięcy jednostek astronomicznych , składających się głównie z wodoru i helu i wysoce rozproszonych według obecnych standardów inżynieryjnych. Szczegóły wydobywania użytecznych materiałów z tego strumienia i przechowywania ogromnych ilości, które by z tego wynikały, nie zostały dokładnie zbadane. Jednym z możliwych podejść jest oczyszczenie użytecznych pierwiastków z dżetów za pomocą spektrometrii masowej na bardzo dużą skalę , schłodzenie ich za pomocą chłodzenia laserowego i skondensowanie ich na cząsteczkach pyłu w celu zebrania. Alternatywna metoda może obejmować użycie large solenoidy , aby spowolnić dysze i oddzielić komponenty. Energia elektryczna byłaby również generowana za pośrednictwem tego systemu. Małe olbrzymów ze sztucznego gazu mogłyby być zbudowane z nadmiaru wodoru i helu w celu przechowywania go do wykorzystania w przyszłości. Nadmiar gazu można również wykorzystać do budowy nowych planet podobnych do Ziemi według niestandardowych specyfikacji.
Gwiezdna hodowla
Żywotność gwiazdy zależy od wielkości jej zapasów „paliwa” jądrowego i tempa, w jakim zużywa to paliwo w reakcjach syntezy jądrowej w swoim jądrze. Większe gwiazdy mają większe zapasy paliwa, ale zwiększone ciśnienie w rdzeniu wynikające z tej dodatkowej masy jeszcze bardziej zwiększa szybkość reakcji; duże gwiazdy mają znacznie krótszą żywotność niż małe. Obecne teorie dynamiki gwiazd sugerują również, że atmosfera gwiazdy jest bardzo słabo wymieszana z materią jej jądra, w którym zachodzi fuzja, więc większość paliwa dużej gwiazdy nigdy nie zostanie wykorzystana w sposób naturalny. Mały czerwony karzeł gwiazdy, które są naturalnie w pełni konwekcyjne, umożliwiają mieszanie się helu w ich jądrze z zewnętrznymi warstwami wodoru, co pozwala na niezwykle długie życie gwiazd rzędu bilionów lat.
Ponieważ masa gwiazdy jest zmniejszana przez podnoszenie gwiazdy, jej szybkość syntezy jądrowej będzie spadać, zmniejszając ilość energii dostępnej dla procesu podnoszenia gwiazdy, ale także zmniejszając grawitację, którą należy pokonać. Teoretycznie byłoby możliwe usunięcie dowolnie dużej części całkowitej masy gwiazdy w odpowiednim czasie. W ten sposób cywilizacja mogłaby kontrolować tempo, w jakim jej gwiazda zużywa paliwo, optymalizując moc wyjściową i żywotność gwiazdy do swoich potrzeb. Wodór i hel wyekstrahowane w tym procesie mogłyby być również wykorzystane jako paliwo do reaktora termojądrowego. Alternatywnie materiał można złożyć w dodatkowe mniejsze gwiazdy, aby poprawić efektywność jego wykorzystania. Teoretycznie większość energii zmagazynowanej w materii uniesionej z gwiazdy mogłaby zostać zebrana, gdyby została ona rozdrobniona czarnych dziur , poprzez mechanizm promieniowania Hawkinga .
W fikcji
- W serii Stargate Universe , starożytny statek Destiny i statki-nasiona wysłane 2000 lat przed Destiny są napędzane plazmą z gwiazd. Statek prześlizguje się po powierzchni gwiazdy tuż przed zanurzeniem pod fotosferą gwiazdy, aby zebrać plazmę za pomocą wysuwanych kolektorów.
- W serii Star Wars Knights of the Old Republic Gwiezdna Kuźnia może podnosić gwiazdy. W pewnym sensie Baza Starkiller w siódmym kanonicznym filmie gwiazda podnosi się, aby zasilić swoje niszczące planety działo laserowe, chociaż zużywa do tego całą gwiazdę.
- Powieść Star Trek: Voyager - The Murdered Sun przedstawiała rasę gadów wykorzystującą materiał z gwiazdy do podtrzymania otwarcia tunelu czasoprzestrzennego . Jednak powieść przedstawiała ten proces jako gwałtowne skracanie życia gwiazdy, zamiast go wydłużać.
- W trylogii Nocny świt autorstwa Petera F. Hamiltona obcy gatunek Kiint stworzył łuk niestandardowych planet wokół swojego Słońca z masy wydobytej z ich gwiazdy.
- W odcinku Doctor Who „ 42 ” załoga statku kosmicznego Pentallian używa czerpaka słonecznego do pobierania materii z gwiazdy, aby użyć jej jako paliwa dla ich statku.
- W noweli Palimpsest autorstwa Charlesa Strossa Staza wykorzystuje podnoszenie gwiazd, aby zastąpić jądro Słońca czarną dziurą, tworząc „nekrogwiazdę” o znacznie wydłużonej żywotności.
- W powieści Stephena Baxtera The Time Ships Morlokowie tworzą kulę Dysona wewnątrz orbity Ziemi, używając materii uniesionej ze Słońca.
- W opowiadaniu The Golden Apples of the Sun autorstwa Raya Bradbury'ego ludzie lecą rakietą Copa de Oro do Słońca i zanurzają w niej mechaniczny kubek, aby uchwycić ciepło gwiazdy dla Ziemi.
- W serii gier wideo Destiny mechaniczna rasa znana jako Vex używa gwiezdnych wind, aby sztucznie przedłużyć żywotność swojej Forge Star 2082 Volantis.
- Migracja międzygwiezdna i doświadczenie człowieka , redaktorzy Ben R. Finney i Eric M. Jones, University of California Press, ISBN 0-520-05898-4 , rozdział 4: Uprzemysłowienie układu słonecznego, autor: David R. Criswell
- Star Lifting autorstwa Isaaca Arthura