Огромни плаващи структури, които използват енергията на звездите, могат да бъдат дом на човечеството. Вярно е, че изграждането им ще бъде невероятна задача. Гигантските светове на пръстени, обикалящи около орбитите на далечни звезди, се превърнаха в емблематична научна фантастика. Техните чисти пейзажи, затворени в тънки пръстеновидни структури, развълнуват представите ни. Светът на пръстените се превърна в общ мотив, бъдеща основа за човечеството.
„Това, разбира се, са пълни глупости“, казва пенсионираният професор Фрийман Дайсън. Дайсън популяризира идеята за тези мегаструктури; в крайна сметка те стават известни като сфери на Дайсън. Дайсън от своя страна „е заимствал идеята“от писателя на научната фантастика Олаф Стапледон в романа си „Създател на звезди“от 1937 г., в който пътуващ землянин среща подобни мегаструктури, които поглъщат енергията на близките звезди. Въпреки че Дайсън е виждал тези сфери като черупки от орбитални структури, за да поемат максимално количество енергия от звездата, писателите на научна фантастика допускат възможността за обитаеми сфери, покриващи звездата.
Десет години след публикуването на вестника на Дайсън от 1960 г. за подобни структури в Science, Лари Нивен решава да използва екваториалния пръстен като сферата на Дайсън като основа за романа си Ringworld.
Оттогава пръстеновидните светове участват в поредицата за видеоигри Halo, филма от 2013 г. Elysium и романа на културата на Ian Banks. В Хало те са гигантски изкуствени светове, където хората имат способността да живеят от вътрешната страна на пръстена, докато външният е защитен от здрава черупка. Междувременно в Elysium от Нийл Бломкамп светът на пръстените се върти около Земята и прилича повече на космическа станция. Как изграждате такива пръстени в реалния свят?
Както при всяко поле, размерът има значение. Светът на пръстена е мегаструктура, а изграждането му ще изисква огромно количество материали и енергия.
Събиране на астероиди
Писателят на научната фантастика и бивш астроном Аластър Рейнолдс смята, че „В пояса на Койпер има достатъчно материал, за да се изгради нещо. Бихме могли да абсорбираме всички малки астероиди, да филтрираме летливите материали, да оставим чиста скала и да изградим невероятни структури от нея."
Промоционално видео:
Има обаче места, където този материал е в изобилие. Колан на Койпер - това е регион на Слънчевата система, който се простира приблизително на 2,97 милиарда километра от орбитата на Нептун. Тя е изпълнена с астероидни тела, които биха могли да бъдат идеален източник за суровини.
Астрономът Кейти Мак не е съгласен с него. Тя казва: "Коланът на Койпер е доста разпръснат и трябва да сглобите и разглобите доста тела, за да съберете нужното количество материал."
Ако - и това е голямо, ако - бъдещото общество има достатъчно време и способности да събира и транспортира материал от пояса на Койпер до необходимата орбита, ще има достатъчно суровини за изграждането на света на пръстените. Остава обаче въпросът дали инвестирането на това време и ресурси ще бъде полезно.
Светът на пръстена също трябва да поддържа някаква форма на гравитация; в противен случай всичко, включително атмосферата, необходима за живота, би изплувала в дълбокото пространство. Най-разпространеният начин за генериране на изкуствена гравитация е да се генерира центробежна сила чрез въртене. Обаче получаването на такъв масивен предмет да се върти с необходимата скорост ще бъде колосална задача.
Ротационните сили трябва да бъдат разпределени равномерно, в противен случай структурата може да се разкъса. За щастие няма триене в пространството и въртенето с желаната скорост няма да се забави.
Колкото по-голям е диаметърът на света на пръстена, толкова повече сили ще действат върху въртящата се структура. Според Мак силата на тези срязващи сили, действащи върху пръстена, ще зависи от „колко сте близо до звездата и колко гравитация се нуждаете“.
Неизвестна сила
Ако приемем, че светът на пръстена ще има същия диаметър като орбитата на Земята (около 300 милиона километра) и ще изисква гравитация 1G, той ще трябва да се върти със скорост от около 1,9 милиона километра в час. Силите, действащи върху него, ще бъдат толкова мощни, че според Мак, „ще трябва да намерим нов начин да свържем атомите заедно“.
Едно от теоретичните решения на този технически проблем може да бъде скрито под някаква форма на пиезоелектричност. Най-просто казано, материал може да бъде подсилен изкуствено чрез преминаване на електричество през него.
Предвид размера на пръстена и енергията, от която се нуждае, ефективността на това колосално предприятие отново започва да се поставя под съмнение. Мощността ще трябва да бъде разпределена равномерно в цялата структура, като същевременно намалява риска от катастрофално спиране на тока до нула.
Крайното предизвикателство ще бъде поддържането на света на пръстена в стабилна орбита около звездата. Рейнолдс припомня, че малко след публикуването на "Ringworld" на Лари Нивен, "феновете изчислиха, че ако Ringworld се премести малко по-близо до звездата, балансът ще бъде нарушен, структурата ще се разнесе и в крайна сметка ще избухне."
Нивен се погрижи за това в по-късните романи на The Ringworld, като прикрепи ракети към външните краища на конструкцията, което постоянно ще стабилизира положението му и ще осигури центрирането му спрямо звездата.
Ако приемем, че бъдещото общество ще има мащабни технически възможности за изграждането на света на пръстените, те ще решат въпроса за укрепване на структурата и поддържане на орбиталната й стабилност, какво ще правят с нея по-нататък?
В културата орбиталните станции са били използвани като големи жилища, докато в серията Halo те са били устройства за съдния ден, предназначени да взривят и унищожат опасната инфекция. Дайсън виждаше царствата си като средство за увеличаване на енергийната реколта от звезда, а не като алтернатива на тераформирането, за да ги направи годни за хората.
Мак казва: "Бихме могли да създадем пръстен свят, за да не преобразуваме съществуващите светове." Тя обаче смята, че това решение може да не е най-ефективно. Ученият вярва, че „всяко общество, което лесно може да изгради структура като света на пръстените, може лесно да намери скалиста планета и да я оформи по своя преценка“.
Въпреки че технологията за тераформиране е различна от необходимата за изграждане на орбитален пръстен, нивото на цялостния технически прогрес ще бъде приблизително същото. От друга страна, за цялото си теоретично великолепие, пръстеновите светове остават научно недостъпни и неефективни примери за звездното инженерство.
Иля Кел