KOSMONAUTIKA

Jelena Marjanović

Dajsonova sfera

Zavodljivost interstelarnog putovanja

Septembra 2015. godine, astronomi amateri, uključeni u projekat  “Lovci na planete”, naleteli su na zvezdu vrlo neobičnog ponašanja. Kada tražite planetu, koja nema svoj sjaj, otkrićete je u trenutku kada ona prolazi ispred svoje zvezde, pa je zakloni i umanji joj sjaj - ali će ta promena biti veoma mala. Kod ove zvezde promena sjaja je išla čak do 22%, za šta niko nije imao spremno objašnjenje. Zvezda je dobila nadimak WTF, što je prema zvaničnoj verziji skraćenica  od engleskog “Where’s The Flux?” u prevodu: “gde je fluks?” (mada će oni kojima je blizak govorni engleski jezik razumeti da je ova skraćenica zapravo slikovit izraz frustracije naučnog tima da nađe prave odgovore). Jedno objašnjenje je za trenutak zvučalo dovoljno kredibilno da se pojavi i u zvaničnim medijima i zagolica maštu mnogih: megastruktura napredne vanzemaljske civilizacije skriva svetlost zvezde! I to ne bilo kakva, samo naprednim bićima znana građevina, već nešto mnogo određenije: Dajsonova sfera.

Iako nema definitivnog znaka da će se WIMP pojaviti nakon višegodišnjeg pažljivog traganja, fizičari su proširili opseg svoje potrage. Dok novi, precizniji eksperimenti ubrzavaju prikupljanje podataka, istraživači preispituju teorije o tome kako se čestice tamne materije lakše od protona mogu pojaviti u njihovim detektorima. Dva rada objavljena na arXiv.org početkom ove godine su simboli ovih pomeranja. Oni su prvi nagovestili mogućnost da bi detektor mogao da pronađe plazmone, agregate elektrona koji se kreću zajedno u materijalu koji proizvodi tamna materija. Prvo istraživanje sprovela je grupa istraživača tamne materije iz laboratorije „Fermilabu” u Batavii (Čikago, SAD). Oni su začetnici tvrdnje da bi tamna materija male mase mogla da proizvede plazmone, i da ih neki detektori već mogu videti. Inspirisani prvim radom, fizičari Tongjan Lin i Džonatan Kozačuk, oboje sa Univerziteta Kalifornija (San Diego, SAD), izračunali su koliko je verovatno da će tamna materija male mase stvoriti plazmone u detektoru.

Kako doći do energije

Ostalo je pitanje: gde naći dovoljno energije za interstelarna putovanja? U svom radu iz 1960. godine, Dajson razmatra kako bi taj problem rešila neka hipotetička civilizacija, sa tehnologijom daleko naprednijom od naše. Praktično neiscrpan izvor energije na Zemlji je Sunce, i ono će to ostati i za vreme mnogih budućih tehnoloških revolucija. Dajson je verovao da bi svaka napredna civilizacija kad-tad pronašla način da sakupi i iskoristi obilje energije koje nam ono svakodnevno šalje.
Količina energije koju Zemlja dobija od Sunca je 174 kvadriliona vati dok je naša današnja potrošnja električne energije u proseku oko 2.3 triliona vati, što je svega desetak milionitih delova ukupne energije koja nam stiže sa Sunca.
Jedan deo sunčeve energije koriste biljke za fotosintezu, jedan deo pretvaramo u električnu energiju preko solarnih ćelija, ali je to još uvek samo mali deo. Glad za energijom naše civilizacije raste eksponencijalno pa, ukoliko bismo želeli da značajno povećamo količinu energije ukradenu od Sunca, to bi značilo povećanje površine pod solarnim panelima u meri da bi bilo potrebno žrtvovati obradivu zemlju za njihovo postavljanje. To svakako ne bi bilo dobro rešenje, a ubrzo je ne bi bilo ni dovoljno. U ovom trenutku, samo oko 2% ukupne energije koju trošimo dolazi od solarnih elektrana različitih vrsta. Pustinje, koje bi bile logična mesta za postavljanje solarnih polja, daleko su od velikih gradova kojima je energija najviše potrebna. Solarne farme se danas prave i na vodenim površinama i traže se načini kako da se solarna energija sačuva da bi je koristili i noću, kada Sunca nema.
Sledeći korak bio bi postavljanje ogledala ili solarnih panela u orbiti oko Zemlje. Oni bi sakupljali sunčevu energiju i na ovaj ili onaj način je bežično slali na Zemlju. Ovi takozvani “Space Solar” projekti razvijaju se u Americi, Evropi, Kini i Japanu, a snažni laserski zraci koji energiju iz svemira šalju u bilo koju tačku na Zemlji gde god da je potrebna, više nisu predmet naučne fantastike već ne tako daleke budućnosti.

Biosfera oko Sunca

Kada je, pre 60 godina, Dajson razmišljao o konačnom i potpunom iskorišćenju sunčeve energije, razmatrao je kako bi to uradila neka daleka buduća civilizacija, kojoj bi na raspolaganju bila sva potrebna tehnologija. U svom misaonom eksperimentu, došao je do megastrukture koja bi upila svaki delić sunčeve energije: ogromne sfere koja bi bila napravljena oko Sunca, čiji prečnik bi se manje-više poklopio sa prečnikom Zemljine orbite: oko 150 miliona kilometara. “Za očekivati je da bi, za par hiljada godina nakon industrijske revolucije, bilo koja inteligentna vrsta razvila veštačku biosferu oko svoje zvezde, koja bi je u potpunosti zatvorila.” smatrao je Dajson. Na taj način bi, u našem slučaju, mogli da sakupe svu energiju koju Sunce emituje, oko 2 biliona puta više nego što sada dolazi do Zemlje, a istovremeno bi dobili korisnu površinu za stanovanje, koliko bi je bilo na 600 miliona planeta veličine Zemlje. Stanovnici ovakve biosfere uvek bi imali dnevnu svetlost koja bi im stizala sa Sunca, a ono bi stalno bilo u zenitu. Imali bi dovoljno prostora za sve svoje potrebe i potrebe biljnog i životinjskog sveta koji bi preselili sa Zemlje u ovaj novi svet. Istina, prostor za život bio bi ograničen samo na pojas u okolini ekvatora jer bi se samo tu moglo obezbediti  da svaki predmet ima težinu na koju smo navikli. To bi se postiglo rotacijom sfere oko svoje ose, što bi stvorilo centrifugalnu silu koja bi na stanovnike biosfere delovala umesto gravitacije i “držala ih sa obe noge na zemlji”. A što se same Zemlje tiče, pa pitanje je da il bi ona još uvek postojala? Ne samo da ne bi bilo potrebe za njom kao mestom za život, već bi ona možda morala da se iskoristi kao građevinski materijal za izgradnju same sfere.
Čak i kada bi postojala tehnologija za izgradnju ovakve strukture, bilo bi praktično nemoguće održati njenu stabilnu rotaciju i očuvati konstrukciju. Svaki meteor ili neki veći svemirski objekt koji bi udario u nju ne samo bi doveo do lokalnih oštećenja (koja bi se mogla popraviti) već bi izazvao odstupanje u kretanju sfere u odnosu na osu rotacije, koje bi se vremenom sve više uvećavalo. Javile bi se i sile naprezanja koje bi dovele do kidanja strukture, koliko god čvrst bio materijal od kojeg bi bila izgrađena. Zato je osmišljen fleksibilniji pristup: Dajsonov roj. Umesto krute sfere, imali bismo ogroman broj manjih objekata koji bi okruživali Sunce kao roj pčela koji okružuje košnicu. To bi bile stanice sa ogledalima ili solarnim panelima koje bi se kretale u orbitama oko Sunca. Bilo bi ih tolliko mnogo da bi u velikoj meri zaklonili njegovu svetlost za spoljni svet.

Izgradnja Dajsonovog roja

Ako pođemo od najjednostavnije varijante, u kojoj se Dajsonov roj sastoji samo od ogledala koja fokusiraju sunčevu svetlost prema solarnim stanicama, i pretpostavimo da je jedno ogledalo veličine 1 km2, onda će za celo jato biti potrebno 30 kvadriliona takvih ogledala! Čak i ako su ogledala napravljena od tanke metalne folije i minimalne potporne konstrukcije, procena je da će nam za njihovu izgradnju trebati ukupno 100 kvintiliona tona metala, što je otprilike trideseti deo mase planete Merkur. To je dobra vest jer je Merkur planeta koja nam je uvek relativno blizu, jer je najbliža Suncu, a koja u sebi ima dosta metala i pošto je relativno mala (a biće sve manja kako gradnja odmiče) za lansiranje satelita sa nje neće biti potrebno puno energije za savladavanje gravitacije.
Na Merkuru bi se vadila i prečišćavala ruda i od nje gradili sateliti - ogledala,u procesu koji bi bio potpuno ili skoro potpuno automatizovan, jer ne bi bilo jednostavno omogućiti boravak ljudske posade na toj planeti. Ogledala bi morala da budu projektovana tako da budu pouzdana, samoopravljiva i dugovečna - u astronomskom smislu poimanja vremena. Za njihovo lansiranje u orbitu verovatno se ne bi koristile letelice već neka vrsta elektromagnetnog topa koji bi ispaljivao satelite u kojima bi ogledala bila sklopljena i kompaktno spakovana, da bi se, kada se postave u predviđenu poziciju, rastvorili kao veliki sjajni origami.

Da bismo shvatili koja je količina energije potrebna za ovakav poduhvat možemo da razmotrimo sledeći primer: kada bismo sakupili svu energiju nastalu sagorevanjem preostalih zaliha fosilnih goriva na Zemlji i svu energiju nastalu u nuklearnim centralama potrošivši sve zalihe uranijuma, dobili bismo, sve zajedno, dovoljno energije da lansiramo sa Zemlje količinu materijala veličine jednog Mont Everesta. A to je bukvalno zanemarljivo u poređenju sa onim što je potrebno za izgradnju Dajsonovog roja.
Zato bismo koristili energiju koju će proizvoditi izgrađeni deo roja. Svako ogledalo bi trebalo da obezbedi energijom izgradnju bar jednog novog ogledala, od iskopa rude do lansiranja u orbitu. A to bi omogućilo da brzina gradnje raste geometrijskom progresijom. I tako sve dok se ne potroši Merkur pa se, po potrebi, pređe na Veneru pa, na kraju, možda i na samu Zemlju. Ako pretpostavimo da je raspoloživa energija odlučujući faktor za brzinu izgradnje a svaka novoizgrađena stanica bila bi novi izvor energije koji bi ubrzavao proces, za izgradnju čitavog roja bilo bi potrebno svega nekoliko decenija.

Dajsonova sfera kao vrhunac tehnološkog i društvenog razvoja

Iz ove tačke gledišta, teško je zamisliti šta bi jedna civilizacija sposobna da izgradi ovakvu mega strukturu poželela da uradi sa svim obiljem energije koju bi tako dobila. Možda bi se neki odvažni novi Magelani otisnuli na međuzvezdana putovanja? Ili bi do tog trenutka ljudska rasa pronikla u tajnu dugovečnosti ili čak besmrtnosti, pa bi biosferu i energiju koristila za očuvanje života svojih dugovečnih stanovnika? Postoje teorije po kojima bi, u dalekoj budućnosti, ljudska bića mogla da se presele iz materijalnog u digitalni oblik, i da žive dokle god ima energije da napaja memorijske jedinice i pokreće logička kola procesora u kojima bi se čuvala sećanja i stvarale nove misli naših energetskih potomaka. Dok ove ideje gulicaju maštu mnogih sanjara, popularna “Dyson Sphere Program” igrica nam omogućava da se i sami ogledamo u razvoju tehnološki napredne civilizacije, koja za cilj ima upravo izgradnju Dajsonove sfere, kao vrhunskog civilizacijskog dostignuća.
Ipak, ako bismo projektovali ovu grandioznu ideju unazad kroz vekove i milenijume na svet u kome živimo danas, shvatili bismo u kojoj meri nam je ona trenutno nedostižna. I to ne samo zbog očigledno niskog nivoa tehnološkog razvoja na kome smo danas. Pravi problem možda leži na drugoj strani: za takvo preduzeće potrebnao je ujedinjenje svih društvenih struktura oko jednog zajedničkog cilja. Teško je zamisliti da bi današnje društvo, rastrzano podelama, nacionalnim, ekonomskim, verskim ili ko zna kakvim, jednog dana moglo da prevaziđe sve svoje konflikte zarad doprinosa opštem dobru čitavog ljudskog roda, pa i svih živih bića sa kojima delimo ovu planetu. Zato, dok sanjamo o budućim svetovima, treba da mislimo kako da popravimo ovaj koji imamo i koji treba da ostavimo u nasleđe budućim generacijama.

Jelena Marjanović

Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"