Wykorzystanie własnej gwiazdy jako napędu kosmicznego

Podróżowanie razem z gwiazdą

Od dziesięcioleci naukowcy rozważają możliwość, że niezwykle zaawansowane cywilizacje pozaziemskie mogłyby przemieszczać się po kosmosie wraz ze swoimi gwiazdami. Zamiast budować klasyczne statki kosmiczne, wykorzystywałyby energię emitowaną przez samo światło gwiazdy, a nawet modyfikowały procesy zachodzące w jej wnętrzu.

Takie podejście pozwalałoby na transport całych układów planetarnych na ogromne odległości, potencjalnie nawet między galaktykami. Przez długi czas kluczowym problemem pozostawała jednak stabilność grawitacyjna tak potężnych konstrukcji.

Analiza stabilności megastruktur

Colin McInnes z Wielkiej Brytanii opublikował w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society pracę poświęconą stabilności grawitacyjnej megastruktur, takich jak sfery Dysona oraz tzw. silniki gwiezdne. Z jego obliczeń wynika, że odpowiednio zaprojektowane konstrukcje mogą pozostawać stabilne przez miliony lat, nawet bez ciągłej ingerencji ze strony cywilizacji, która je stworzyła.

Silniki gwiezdne to hipotetyczne systemy pozwalające przemieszczać gwiazdę wraz z jej planetami. Wystarczy nadać impuls samej gwieździe — jej potężna grawitacja sprawi, że reszta układu podąży za nią.

Silnik Szkałowa – najprostsze rozwiązanie

Najprostszą formą takiego napędu jest silnik Szkałowa. Składa się on z ogromnego zwierciadła lub systemu żagli słonecznych umieszczonych po jednej stronie gwiazdy. Odbijając promieniowanie, konstrukcja ta generuje niewielki, lecz stały impuls.

Efektywność tego rozwiązania jest jednak ograniczona. Według szacunków, po milionie lat pozwala ono zwiększyć prędkość układu jedynie o około 20 metrów na sekundę, co odpowiada przesunięciu o zaledwie 0,03 roku świetlnego.

Silnik Kaplana i częściowa sfera Dysona

Znacznie bardziej zaawansowaną koncepcją jest silnik Kaplana. W tym przypadku mamy do czynienia z częściową sferą Dysona — rojem milionów satelitów przechwytujących energię gwiazdy. Część tej energii jest kierowana z powrotem na powierzchnię gwiazdy za pomocą parabolicznych luster.

Prowadzi to do lokalnego podgrzewania gwiazdy i intensyfikacji emisji wiatru gwiazdowego. Strumień ten może być wychwytywany, przetwarzany w reaktorach termojądrowych i wykorzystywany jako źródło silnego impulsu odrzutowego. Taki system mógłby rozpędzić gwiazdę do około 200 km/s w ciągu miliona lat.

Pasywna stabilizacja konstrukcji

McInnes zwrócił uwagę, że aktywne sterowanie milionami satelitów byłoby niezwykle kosztowne. Zaproponował więc metodę pasywnej stabilizacji, polegającą na umieszczeniu za główną megastrukturą wąskich pierścieni z masywnych, biernych satelitów.

Ich grawitacja mogłaby równoważyć nacisk promieniowania gwiazdy działający na reflektory i panele energetyczne. W takim układzie cała konstrukcja mogłaby pozostawać stabilna przez miliony lat bez konieczności ciągłych korekt.

Ograniczenia i możliwe zagrożenia

Autor badań zaznacza, że przedstawione modele zawierają uproszczenia. Nie uwzględniają one m.in. wpływu pobliskich supernowych, gęstych obłoków gazu międzygwiezdnego ani potencjalnych skupisk ciemnej materii.

Przelot w pobliżu masywnego halo ciemnej materii mógłby zaburzyć orbity satelitów i doprowadzić do destabilizacji megastruktury.

Nowe tropy w poszukiwaniu obcych cywilizacji

Obecność takich konstrukcji mogłaby być wykrywalna z dużych odległości. Nietypowe widma promieniowania, asymetryczne spadki jasności gwiazd czy anomalie w ich ruchu to sygnały, których od lat poszukują projekty SETI.

Jeśli zaawansowane cywilizacje rzeczywiście wykorzystują swoje gwiazdy jako kosmiczne napędy, ich ślady mogą być znacznie łatwiejsze do wykrycia niż klasyczne sygnały radiowe.

📚 Źródła

• Shkadov, L. M. (1987). Possibility of controlling solar system motion in the Galaxy.
  Soviet Astronomy Letters, 13, 94–95.

• Ćirković, M. M. (2012). Astrophysical Engineering and the Search for Extraterrestrial Intelligence.
  Cambridge University Press.

• Dyson, F. J. (1960). Search for Artificial Stellar Sources of Infrared Radiation.
  Science, Vol. 131, Issue 3414.

• Wright, J. T. et al. (2014). The Search for Extraterrestrial Civilizations with Large Energy Supplies.
  The Astrophysical Journal, arXiv:1408.1132.

• NASA – materiały edukacyjne dotyczące:

  • ciśnienia promieniowania,
  • żagli słonecznych,
  • megastruktur hipotetycznych.

• arXiv.org – preprinty i analizy dotyczące:

  • Shkadov Thruster,
  • stellar engines,
  • astroinżynierii i megastruktur kosmicznych.

• Encyclopaedia Britannica – hasła:

  • Dyson Sphere,
  • Solar sail,
  • Radiation pressure.