Kæmpe flydende strukturer, der udnytter stjernenes energi, kan være hjemsted for menneskeheden. Det er sandt, at bygge dem vil være en utrolig opgave. Kæmpe ringverdener, der kredser om fjerne stjerner, er blevet ikoniske inden for science fiction. Deres rene landskaber, indkapslet i tynde ringstrukturer, begejstrer vores fantasi. Ringverdenen er blevet et fælles motiv, en fremtidig base for menneskeheden.
”Naturligvis er alt dette noget vrøvl,” siger den pensionerede professor Freeman Dyson. Det var Dyson, der populariserede ideen om disse megastrukturer; de blev til sidst kendt som Dyson-kugler. Dyson på sin side "lånte ideen" fra science fiction-forfatteren Olaf Stapledon i sin Star Maker-roman fra 1937, hvor en rejsejordling møder lignende megastrukturer, der optager energien fra nærliggende stjerner. Selvom Dyson så disse sfærer som skaller af orbitalstrukturer for at absorbere den maksimale mængde energi fra stjernen, indrømmer science fiction-forfattere muligheden for beboelige sfærer, der dækker stjernen.
Ti år efter, at Dysons papir fra 1960 om sådanne strukturer blev offentliggjort i Science, besluttede Larry Niven at bruge ækvatorringen som Dyson-sfæren som grundlag for sin roman Ringworld.
Ringverdenerne har siden vist sig i Halo-videospilserien, 2013-filmen Elysium og Ian Banks 'roman Kultur. I Halo er de kæmpe kunstige verdener, hvor mennesker har evnen til at leve på indersiden af ringen, mens ydersiden er beskyttet af en stærk skal. I Elysium af Neil Blomkamp drejer ringverdenen sig imod jorden og ligner mere en rumstation. Hvordan bygger du sådanne ringe i den virkelige verden?
Som med ethvert felt er størrelsen vigtig. Ringverdenen er en megastruktur, og dens konstruktion vil kræve en enorm mængde materialer og energi.
Indsamling af asteroider
Science fiction forfatter og tidligere astronom Alastair Reynolds mener, at”Der er nok materiale i Kuiper-bæltet til at bygge noget. Vi kunne absorbere alle de små asteroider, filtrere flygtige materialer, efterlade ren sten og opbygge utrolige strukturer ud af det."
Salgsfremmende video:
Der er dog steder, hvor dette materiale er i overflod. Kuiper Belt - det er et område i solsystemet, der strækker sig cirka 2,97 milliarder kilometer ud over Neptuns bane. Det er fyldt med asteroide-lignende kroppe, der kan være en ideel kilde til råvarer.
Astronom Katie Mack er uenig med ham. Hun siger: "Kuiper-bæltet er temmelig diffust, og du er nødt til at samle og adskille en hel del kroppe for at samle den rigtige mængde materiale."
Hvis - og dette er et stort hvis - fremtidens samfund har nok tid og evne til at indsamle og transportere materiale fra Kuiper-bæltet til den krævede bane, vil der være nok råmaterialer til at opbygge ringverdenen. Spørgsmålet er dog fortsat, om det vil være umagen værd at investere denne mængde tid og ressourcer.
Ringverdenen skal også understøtte en form for tyngdekraft; Ellers flyder alt, inklusive den atmosfære, der er nødvendig for livet, væk i det dybe rum. Den mest almindelige måde at generere kunstig tyngdekraft er at generere centrifugalkraft gennem rotation. At få en så massiv genstand til at rotere med den krævede hastighed vil imidlertid være en kolossal opgave.
Rotationskræfterne skal være jævnt fordelt, ellers kan strukturen rive i sig selv. Heldigvis er der ingen friktion i rummet, og rotation med den ønskede hastighed vil ikke aftage.
Jo større diameteren på ringverdenen er, jo flere kræfter vil påvirke den roterende struktur. Ifølge Mack afhænger styrken af disse forskydningskræfter, der virker på ringen, af "hvor tæt du er på stjernen og hvor meget tyngdekraft du har brug for."
Ukendt magt
Hvis vi antager, at ringverdenen vil have den samme diameter som Jordens bane (ca. 300 millioner kilometer) og kræve tyngdekraft på 1G, ville den skulle rotere med ca. 1,9 millioner kilometer i timen. De kræfter, der virker på det, vil være så magtfulde, at ifølge Mack, "bliver vi nødt til at finde en ny måde at binde atomerne sammen på."
En af de teoretiske løsninger på dette tekniske problem kan være skjult i en form for piezoelektricitet. Kort sagt kan et materiale kunstigt forstærkes ved at føre elektricitet gennem det.
I betragtning af størrelsen på ringen og den energi, den har brug for, begynder denne kolossale virksomheds effektivitet igen at blive stillet spørgsmålstegn ved. Strømmen skal fordeles jævnt over hele strukturen, mens risikoen for en katastrofisk strømafbrydelse reduceres til nul.
Den ultimative udfordring vil være at holde ringverdenen i en stabil bane omkring stjernen. Reynolds minder om, at kort efter Larry Nivens Ringworld blev offentliggjort, "fans beregnet, at hvis Ringworld flyttede sig lidt tættere på stjernen, ville balancen blive forstyrret, ville strukturen flyde og til sidst eksplodere."
Niven tog sig af dette i de senere romaner fra The Ringworld og fastgjorde raketter til de ydre kanter af strukturen, som konstant ville stabilisere sin position og sikre dens centrering i forhold til stjernen.
Hvis vi antager, at fremtidens samfund vil have store tekniske kapaciteter til opbygningen af ringverdenen, vil de løse spørgsmålet om at styrke strukturen og opretholde dens orbitalstabilitet, hvad gør de derefter med det næste?
I kultur blev orbitstationer brugt som store boliger, mens de i Halo-serien var dommedagsindretninger designet til at detonere og ødelægge farlig infektion. Dyson så sine riger som et middel til at maksimere energi høsten fra en stjerne, ikke som et alternativ til terraforming for at gøre dem fit for mennesker.
Mack siger: "Vi kunne skabe en ringverden for ikke at terraformere eksisterende verdener." Hun mener dog, at denne løsning muligvis ikke er den mest effektive. Videnskabsmanden mener, at "ethvert samfund, der let kan opbygge en struktur som ringverdenen let kan finde en stenet planet og terraformere den efter eget skøn."
Selvom teknologien til terraformering er forskellig fra, hvad der er nødvendigt for at opbygge en orbitalring, vil niveauet for den samlede tekniske udvikling være det samme. På den anden side forbliver ringverdener for al deres teoretiske pragt videnskabeligt utilgængelige og ineffektive eksempler på stjerneteknik.
Ilya Khel
