المجموعات

الهياكل العملاقة - هل هي علامة على وجود كائنات فضائية أكبر من الحياة؟

الهياكل العملاقة - هل هي علامة على وجود كائنات فضائية أكبر من الحياة؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

في البحث عن ذكاء خارج الأرض (SETI) والحياة خارج نظامنا الشمسي ، كافحت البشرية دائمًا مع التحدي المتمثل في معرفة ما الذي تبحث عنه. إذا كانت الحياة على الأرض هي أي شيء يجب أن تمر به ، فنحن نعلم أنها تتطلب بعض الظروف المحددة للغاية من أجل الظهور والازدهار والتطور.

راجع أيضًا: أهم 10 كائنات قديمة مرتبطة بالأجانب

وإذا كانت أنواع التقنيات التي تستخدمها البشرية للتواصل واستكشاف الكون هي أي مؤشر ، فسيكون بعضًا من هذا النشاط قابلاً للاكتشاف ، حتى من على بعد سنوات ضوئية. لسوء الحظ ، نظرًا لأننا نملك أنفسنا وكوكبنا فقط كأمثلة ، يضطر العلماء إلى القيام بقفزات نظرية معينة من أجل التكهن بما استطاع كن هناك.

على سبيل المثال ، نظرًا لعمر الكون (13.8 مليار سنة) ، يبدو من السذاجة أن نشك في أن بعض الذكاءات خارج الأرض (ETIs) لن تكون موجودة لفترة أطول بكثير منا. سيكون من الحماقة أيضًا افتراض أنه لن تكون هناك حضارة أخرى أكثر تقدمًا من الناحية التكنولوجية منا.

إذا كان الأمر كذلك ، فمن المحتمل أن يعتمدوا على تقنيات لا يمكننا تخيلها إلا. من حسن حظنا أن الخيال يمكن أن يكون أداة قوية. وعلى مر السنين ، توصل العلماء إلى بعض الأفكار المثيرة للاهتمام حول ما يمكن أن يكون ممكنًا للبشرية يومًا ما. وإذا كان ذلك ممكنًا بالنسبة لنا ، فلماذا لا تكون ETIs أيضًا؟

على سبيل المثال ، طوال القرن العشرين ، تصور العديد من العلماء وكتاب الخيال العلمي هياكل ضخمة يمكن بناؤها لاستعمار الفضاء ، وتشمل كوكبًا بأكمله ، وحتى نظام نجمي بأكمله. يُعرف الوجود المحتمل لهذه الهياكل ، المعروف بشكل جماعي باسم الهياكل العملاقة ، ببعض جهود SETI الخاصة بنا.

هذه الهياكل هي ما نتخيل أن البشر قد يبنونه في النهاية بمجرد أن يصبح حجمنا أكبر من أن تحبسنا الأرض. وعندما يتعلق الأمر بالذكاء خارج كوكب الأرض (ETIs) ، فليس من المستبعد أن نتخيل أن بعضًا منهم ربما يكون قد بنى بالفعل هياكل كانت - كما قال لاري نيفن - "أكبر من العوالم".

لذلك دعونا نلقي نظرة على الاحتمالات التي حلمنا بها على مر السنين. قد يكون بعضها موجودًا بالفعل هناك الآن. و من يعلم؟ من المحتمل أننا اكتشفنا بعضًا منهم بالفعل ...

تعريف:

كما يوحي الاسم ، يستخدم مصطلح البنية العملاقة لوصف بنية اصطناعية مدمجة في الفضاء ، يمكن ملاحظتها من أنظمة النجوم الأخرى. أول وصف معروف قدمه الفيلسوف البريطاني وكاتب الخيال العلمي ، أولاف ستابلتون. في روايته عام 1937 ، ستار ميكرووصف كيف أن الإنسانية:

"[B] على سبيل المثال للاستفادة من طاقات نجومها على نطاق لم يكن متخيلًا حتى الآن. لم يكن كل نظام شمسي الآن محاطًا بشاش من الفخاخ الضوئية ، التي تركز الطاقة الشمسية الهاربة للاستخدام الذكي ، بحيث كان خافتًا ، لكن العديد من النجوم التي لم تكن مناسبة لتكون شموسًا تفككت ، وسُرقت من مخازنها الهائلة من الطاقة الذرية ".

أصبح هذا المفهوم شائعًا في الستينيات من قبل الفيزيائي الأمريكي البريطاني والرياضيات فريمان دايسون. في ورقته البحثية في الستينيات بعنوان "البحث عن المصادر النجمية الاصطناعية للإشعاع تحت الأحمر" ، أوضح كيف يمكن لحضارة متقدمة أن تكون قادرة على إنشاء بنية كروية ضخمة تشمل نظامها النجمي بأكمله.

هذه الأنواع من الهياكل ، التي يشار إليها غالبًا باسم "Dyson Spheres" اليوم ، ستكون قادرة على تسخير نسبة كبيرة من طاقة النجم ، وبالتالي تلبية متطلبات الطاقة للأنواع المتقدمة بمجرد نموها أو استنفاد مواردها. كوكب المنزل.

منذ ذلك الحين ، تم اقتراح أشكال متعددة من Dyson Sphere وغيرها من الهياكل الضخمة ، بدءًا من الهياكل الموجودة في مدار حول كوكب إلى محطات فضائية ضخمة قادرة على توفير الجاذبية الخاصة بها ، إلى الهياكل القادرة على سحب الطاقة من مجرة ​​بأكملها.

على الرغم من أن التفاصيل قد تختلف ، إلا أن مفهوم التصميم الأساسي يظل كما هو: كن كبيرًا!

إشارة إلى مؤشرات ETI:

كما لوحظ ، فإن بحث البشرية عن ETIs محدود بناءً على ما نعرف أنه يعمل. نظرًا لوجود الحياة على كوكب واحد فقط نعرفه (الأرض) ، فنحن مقيدون بالبحث عن الكواكب "التي يُحتمل أن تكون صالحة للسكن" من بين تلك الكواكب الصخرية ، وذات الغلاف الجوي السميك بدرجة كافية ، والدفء بدرجة كافية لدعم الماء السائل على أسطحها وتجربتها هطول الأمطار (المعروف أيضًا باسم دورة المياه).

ستحتاج هذه الكواكب أيضًا إلى نفس آليات استقرار المناخ التي تمتلكها الأرض (مثل دورة الكربون). ليس الأمر أننا نعتقد أن الحياة مستحيلة في ظل ظروف مختلفة ، إنه ببساطة ليس لدينا أي فكرة عن كيفية اكتشافها في عوالم بها ، على سبيل المثال ، جو من الميثان والنيتروجين ودورة الميثان على أسطحها (مثل قمر زحل تيتان).

بالإضافة إلى ذلك ، نحن مقيدون في بحثنا عن النشاط التكنولوجي (المعروف أيضًا باسم "التوقيعات التقنية") الذي نعرف أنه يعمل. في حالتنا ، يشمل ذلك الإرسال اللاسلكي ، والإرسال البصري (الليزر) ، وثاني أكسيد الكربون والميثان (التلوث) ، والنظائر المشعة (الاختبارات النووية).

أبعد من ذلك ، نحن مضطرون إلى التكهن بناءً على أنواع التقنيات الممكنة على الأقل. وبعد ذلك ، بناءً على أنواع التوقيعات التي من المحتمل أن تنتجها هذه التقنيات ، يبحث العلماء في الكون عنها.

مقياس كارداشيف:

عندما يتعلق الأمر بـ SETI والتكهن بما قد نكتشفه هناك ، فإن الاسم الوحيد الذي يبرز حقًا هو نيكولاي سيمينوفيتش كارداشيف - عالم فيزياء فلكية روسي ونائب مدير مركز الفضاء الفلكي ، الذي تشرف عليه الأكاديمية الروسية للعلوم في موسكو .

بالإضافة إلى مساهماته العديدة في مجال أبحاث SETI الروسية ، ابتكر كارداشيف مخطط التصنيف الشهير لـ ETIs الذي يحمل اسمه. يُعرف هذا المخطط باسم مقياس كارداشيف ، ويصنف مستوى تطور الحضارة بناءً على كمية الطاقة التي تمكنوا من تسخيرها واستخدامها.

تم تفصيل أساسيات هذا المخطط في ورقة Kadashev لعام 1964 ، "نقل المعلومات من قبل الحضارات خارج كوكب الأرض" ، حيث ذكر أنه يمكن تصنيف الحضارات على أساس ثلاثة أنواع.

حضارات النوع الأول: تُعرف أيضًا باسم "حضارات الكواكب" ، الأنواع الذكية في هذه الفئة هي تلك التي يمكنها تسخير وتخزين كل طاقة كوكبها الأصلي. وفقًا لكارداشيف ، فإن هذا سيصل إلى استهلاك 4 × 1019 erg / ثانية والتي من المحتمل أن تكون في أشكال قوة الاندماج والمادة المضادة والطاقة المتجددة على نطاق عالمي.

حضارات النوع الثاني: تسمى أيضًا "الحضارة النجمية" ، كانت الأنواع الذكية في هذه الفئة قد تطورت إلى الحد الذي يمكنهم فيه حصد كل الطاقة المنبعثة من نجمهم - والتي تكهن كارداشيف بأنها ستشمل على الأرجح بنية مثل كرة دايسون. في هذه الحالة ، سيعمل هذا على استهلاك 4 × 10 erg / ثانية.

حضارات النوع الثالث: تُعرف أيضًا باسم "الحضارة المجرية" ، يمكن للأنواع الذكية التي تنتمي إلى هذه الفئة تسخير طاقة مجرة ​​بأكملها ، والتي ستعمل على استهلاك الطاقة في حدود 4 × 1044 إرغ / ثانية.

باستخدام هذا المخطط ، من المنطقي أن الأنواع التي طورت وسائل لتسخير الطاقة على نطاق نجمي أو بين نجمي أو مجري ستكون قادرة على إنتاج هياكل صناعية أكبر بشكل كبير من أي شيء يمكن أن تنتجه حضارة من النوع الأول.

بمرور الوقت ، خضع مقياس كارداشيف لبعض التوسع حيث اقترح العلماء والمنظرون فئات وطرق تصنيف أخرى. بالنسبة للمبتدئين ، اقترح البعض أن هناك نوعًا من النوع 0 ينطبق على جميع الحضارات التي لم تتحكم بعد في كوكبهم وموارده.

وفقًا لكتاب كارل ساجان عام 1973 ، الارتباط الكوني: منظور خارج الأرض، الإنسانية تندرج ضمن هذه الفئة ، بعد أن لم تحقق المستوى الأول من التطور بعد:

"حضارة من النوع الأول قادرة على حشد ما يعادل إنتاج الطاقة الحالي لكوكب الأرض بأكمله لأغراض الاتصالات - والذي يستخدم الآن للتدفئة والكهرباء والنقل وما إلى ذلك ؛ مجموعة كبيرة ومتنوعة من الأغراض بخلاف التواصل مع كائنات فضائية الحضارات. بهذا التعريف الأرض ليست بعد حضارة من النوع الأول ... توصيف مشترك للطاقة / المعلومات لعالمنا الحاليالمجتمع الأرضي من النوع 0.7 "

وبالمثل ، كان هناك أولئك الذين اقترحوا تضمين تصنيفات النوع الرابع والنوع الخامس ، والتي من شأنها أن تنطبق على الحضارات التي تسيطر على الكون بأكمله أو الأكوان المتعددة. نظرًا لأن ناتج الطاقة للكون المرئي لا يُحصى ، فلا توجد طريقة لتقدير مقدار الطاقة التي ستستهلكها حضارات هذه الفئات.

حتى أنه كانت هناك اقتراحات باستخدام مقاييس مختلفة لقياس مستوى تطور الحضارة. على سبيل المثال ، اقترح ساجان في الارتباط الكوني أن كمية المعلومات المتاحة لحضارة ما ستكون وسيلة أفضل لقياس مدى تقدمهم.

اقترح مهندس الطيران الشهير والمؤلف روبرت زوبرين أيضًا استخدام مقياس أكثر شمولية يمتد إلى ما وراء استخدام الطاقة - شيء على غرار "إتقان" الكواكب أو النجوم أو المجرات بدلاً من الاستخدام.

حتى أن عالم الكونيات البريطاني جون د. بارو اقترح عكس المقياس عن طريق تصنيف الأنواع بناءً على إتقانها للمقاييس الأصغر باستمرار (أي التكنولوجيا الدقيقة ، وتكنولوجيا النانو ، وتكنولوجيا picotechnology ، و femtotechnology).

أنواع الهياكل العملاقة:

بينما تم وضع نظريات حول أنواع لا حصر لها من الهياكل العملاقة على مر السنين ، فإن بعضها معروف على نطاق واسع أكثر من البعض الآخر. بالنسبة للجزء الأكبر ، ستكون هذه الهياكل مجدية فقط للحضارات من النوع الثاني ؛ وعلاوة على ذلك ، فهي الوسيلة التي من خلالها وصل هذا المستوى من التطور. فيما يلي بعض المفاهيم الأكثر شيوعًا التي تم اقتراحها حتى الآن.

Alderson Disk (Discworld):

قرص Alderson هو في الأساس قرص ضخم على شكل قرص يحيط بنجم مركزي ويزيد من مساحة المعيشة داخل المنطقة الصالحة للسكن للنجم. أخذت الفكرة اسمها من دان ألدرسون ، العالم في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا الذي كتب البرنامج المستخدم للتنقل فيفوييجر 1 و 2 المجسات.

سيكون القرص نفسه بسمك عدة آلاف من الكيلومترات وله نصف قطر من عدة وحدات فلكية (AU) (تقريبًا المسافة بين الشمس والمريخ / المشتري). النجم الذي سيبقى في ثقب في المركز ، مما يعني أن جميع النقاط الموجودة على القرص ستختبر شفقًا دائمًا - ما لم يتم عمل النجم لأعلى ولأسفل.

ستوفر كتلة القرص الجاذبية الخاصة به ، مما يسمح بالسكن على كلا الجانبين ، بينما سيتم احتواء الغلاف الجوي عن طريق وضع جدار يبلغ ارتفاعه ألف كيلومتر عند الحافة الداخلية. بافتراض وجود تقنية كافية ، يمكن أن يكون القرص بأكمله صالحًا للسكن. ولكن حتى لو اقتصرت الحياة على المنطقة الصالحة للسكن في النجم ، فستظل تعادل عشرات الملايين من الأرض.

تعني الضغوط الميكانيكية على القرص أنه لا توجد مادة معروفة ستكون قوية بما فيه الكفاية. لذلك ، يتطلب إنشاء مثل هذا القرص اختراع العديد من المواد الفائقة وإنتاجها بكميات كبيرة مسبقًا.

بالإضافة إلى ذلك ، يتطلب بناء مثل هذا القرص مادة أكثر مما هو موجود حول أي نجوم معروفة ، مما يعني أنه قد تم تفكيك نظام الكواكب بأكمله والعديد من الكواكب الأخرى لمواد البناء.

هيكل دايسون:

الهيكل الكلاسيكي الضخم الذي كان أول من تم تعميمه. تم تسمية هذا الهيكل النظري من Freeman Dyson ويمثل ما افترضه أن حضارة متقدمة بما فيه الكفاية قد تبنيها يومًا ما من أجل تلبية احتياجاتها من الطاقة وحاجتها إلى المزيد من المساحة الصالحة للسكن.

تتمثل مزايا مثل هذا الهيكل في أنه يمكن بناؤه داخل المنطقة الصالحة للسكن للنجم. في حالة الشمس ، هذا يتوافق مع حوالي 1 وحدة فلكية (أو في مكان ما بين كوكب الزهرة والمريخ). بهذه الطريقة ، ستكون جميع أقسام الكرة صالحة للسكن ، مما يوفر ما يعادل مليارات من الأرض.

ميزة أخرى هي حقيقة أن كل جزء من الكرة سيتم توجيهه نحو الشمس ، مما ينتج عنه ضوء النهار الدائم والقدرة على تلبية جميع احتياجات الطاقة باستخدام المصفوفات الشمسية. بافتراض أن الكرة نفسها كانت سميكة بدرجة كافية ، يمكنها أيضًا توفير جاذبيتها الخاصة.

خلاف ذلك ، يمكن إنشاء الجاذبية الاصطناعية من خلال قوة الجاذبية الناتجة عن دوران الكرة حول النجم. ومع ذلك ، فإن السيناريو الأخير يعني أن أقوى قوة جاذبية ستتم تجربتها حول النطاق الاستوائي ، مع القليل من الجاذبية حول القطبين.

في حين أن Dyson Sphere هو مثال كلاسيكي لحضارة من النوع الثاني ، فقد تم اقتراح أن المفهوم قابل للتطوير ويمكن بناؤه بواسطة حضارات من النوع الثالث (أو أعلى). تم توضيح مثال على ذلك في دراسة أجريت عام 2011 من قبل Inoue و Yookoo ، اللذان توقعان أن الحضارة يمكن أن تكون قادرة على بناء كرة دايسون حول الثقب الأسود الهائل في مركز مجرتهم.

تم وضع العديد من الاختلافات في مجال Dyson Sphere على مر السنين ، مما أدى إلى مصطلح أوسع نطاقًا "هيكل دايسون". وتشمل هذه Dyson Swarm ، والتي تتكون من عدد كبير من الهياكل المستقلة التي تتراوح من الأقمار الصناعية إلى الموائل التي تدور في شكل كثيف حول النجم.

هناك أيضًا Dyson Ring ، والذي يشبه المفهوم ولكنه يمثل نسخة مصغرة من الكرة (انظر Ringworld أدناه). ثم هناك Dyson Bubble ، التي تشبه السرب والحلقة من حيث أنها تتكون من العديد من الهياكل المستقلة التي تدور حول النجم.

ماتريوشكا دماغ:

هناك اختلاف طفيف في Dyson Sphere ، حيث يتصور هذا المفهوم هياكل عملاقة مرتبة في طبقات متحدة المركز حول نجم (مثل دمية ماتريوشكا). سيكون هذا "الدماغ" أساسًا حاسوبًا فائقًا ضخمًا ، حيث تستخدم كل طبقة الحرارة الناتجة عن الطبقة السابقة لأغراض حسابية.

في حين أن الطبقة الأعمق تستمد الطاقة مباشرة من النجم ، فإن كل طبقة لاحقة ستسحب الحرارة الضائعة من الطبقة المجاورة. تم اقتراح هذا المفهوم في الأصل من قبل روبرت برادبري كبديل لـ "دماغ المشتري" - فكرة مماثلة ولكن على نطاق أصغر.

يتصور هذا المفهوم كيف قد يحتاج نوع ما في نهاية المطاف إلى الاعتماد على موارد حسابية ضخمة جدًا ، وأصبحت نجمية في الحجم. بالتناوب ، ربما اختارت الأنواع التخلص من أجسادها المادية والعيش إلى أجل غير مسمى كجزء من وجود افتراضي مدعوم من الدماغ.

المحرك النجمي (شكادوف ثروستر):

يشبه أيضًا مفهوم Dyson Sphere مفهوم Shkadov Thruster ، وهو هيكل عملاق مصمم لتركيز طاقة النجم في اتجاه واحد (وبالتالي توليد قوة الدفع). تم اقتراح الفكرة لأول مرة من قبل فريتز زويكي ، عالم الفلك السويسري ، الذي أشار خلال محاضرة في جامعة أكسفورد في مايو 1948 حيث تناول إمكانية:

"... تسارع ... [الشمس] إلى سرعات أعلى ، على سبيل المثال 1000 كم / ثانية موجهة نحو Alpha Centauri A في الحي الذي قد يصل أحفادنا بعد ذلك إلى ألف عام. يمكن تحقيق [هذه الرحلة في اتجاه واحد] من خلال عمل نفاثات الاندماج النووي ، باستخدام المادة المكونة للشمس والكواكب كوقود دفع نووي ".

ومع ذلك ، كان مهندس الطيران الروسي الدكتور ليونيد شكادوف هو الذي قدم وصفًا تفصيليًا وحسابات من خلال دراسته عام 1987 ، "إمكانية التحكم في حركة النظام الشمسي في المجرة". تألف اقتراحه للمحرك النجمي الذي سيحمل اسمه من سطح عاكس منحني عملاق يقع بالقرب من النجم بما يكفي لجذبه بقوة الجاذبية.

عندما يضرب ضوء الشمس السطح العاكس ، فإنه سيخلق قوة طاردة ، مما يدفع الهيكل العملاق بعيدًا. سيؤدي سحب الجاذبية للنجم إلى شده طوال الرحلة وسيبدأ النظام بأكمله في التحرك ببطء. بمرور الوقت ، سيجمع المحرك النجمي سرعات هائلة ويكون قادرًا على مغادرة الجزء الخاص به من المجرة. كما أوضح شكادوف:

"يتضح أنه إذا تم وضع شاشة عاكسة للأشعة الشمسية بشكل ثابت على مسافة ما من الشمس ، فسيتم انتهاك التناظر المركزي للإشعاع الشمسي في نظام الشاشة الشمسية وستظهر قوة تزعج حركة الشمس ... يتضح أنه خلال فترة مدارية واحدة للشمس من الممكن حدوث انحراف نصف قطري للشمس عن مدارها المرجعي بقيمة حوالي 10-12 فرسخ فلكي. من الممكن أيضًا الانحراف الجانبي للشمس بمقدار 4.4 فرسخ فلكي عن مستواها المداري ، عندما يكون محور الشاشة طبيعيًا بالنسبة للمستوى المداري وله اتجاه ثابت. "

ضمن هذا المفهوم ، من المتصور أن نظام الكواكب لا يزال يدور حول النجم. إذا تم وضعه بعيدًا عن مسافة 1 AU من النجم ، فسيظل الكوكب الشبيه بالأرض قادرًا على الدوران دون تعقيدات. يمكن أيضًا إنشاء الموائل حول حافة هذا الهيكل الضخم ، مما يسمح لمليارات من السكان بالسفر عبر الفضاء.

بهذه الطريقة ، سيكون السكان قادرين على استخدام نجمهم كوسيلة لنقل الكواكب ، والتحرك في جميع أنحاء المجرة واستعمار الكواكب الأخرى. تكهن العلماء بأن هذا هو الحال بالفعل عندما يتعلق الأمر بالنجوم فائقة السرعة التي تم طردها من مجرتنا بسبب التفاعل مع ثقبنا الأسود الهائل (القوس A *).

Ringworld (حلقة نيفن):

هناك بنية عملاقة أخرى مستوحاة من اقتراح دايسون هي Ringworld أو Niven Ring ، وهو مفهوم سمي لمخترعه (مؤلف الخيال العلمي Larry Niven) ورواية 1970 التي أشاعها (Ringworld).

كما يوحي الاسم ، تتكون هذه البنية العملاقة من حلقة اصطناعية تدور حول نجم بنصف قطر يساوي تقريبًا مدار الأرض (1 AU). تدور الحلقة لخلق جاذبية اصطناعية بينما الجدران الداخلية لمنع الغلاف الجوي من الهروب. كما وصفها نيفن في مقدمة الرواية:

"لقد حلمت بنفسي ببنية وسيطة بين كرات دايسون وكواكبها. قم ببناء حلقة نصف قطرها 93 مليون ميل - مدار أرضي واحد - حول الشمس. إذا كانت لدينا كتلة كوكب المشتري لنتعامل معها ، وإذا جعلناها بعرض ألف ميل ، نحصل على سمك يبلغ حوالي ألف قدم للقاعدة ".

كما هو الحال مع الهياكل العملاقة الأخرى ، فإن ميزة مثل هذه البنية هي أنها ستضاعف مقدار المساحة الصالحة للعيش داخل المنطقة الصالحة للسكن للنجم. في حين تم انتقاد المفهوم لكونه غير مستقر وغير محتمل من وجهة نظر هندسية ، إلا أنه لا يزال أحد أشهر الأمثلة على الهياكل العملاقة حتى الآن.

الهياكل العملاقة المحتملة الأخرى:

إلى جانب هذه الأمثلة الكلاسيكية ، هناك العديد من الأنواع الأخرى من الهياكل العملاقة التي تم وضع نظرياتها واقتراحها على مر السنين. في معظم الحالات ، هذه مفاهيم أصغر يمكن أن تكون ممكنة لحضارات النوع الأول ، ولكن لا يزال من الممكن اكتشافها من قبل الحضارات التي تعيش في أنظمة النجوم الواقعة على بعد سنوات ضوئية.

البنوك أوربيتال / حلقة أسقف (هالو):

على غرار Niven Ring ، فإن Banks Orbital و Bishop Ring هما نسخان أصغر من موطن فضاء على شكل حلقة يدور لتوفير الجاذبية الاصطناعية ، بالإضافة إلى دورة نهارية وليلية. يأخذ المفهوم السابق اسمه من كاتب الخيال العلمي إيان إم بانكس ، الذي كتب عن مثل هذه الهياكل في كتابه حضاره سلسلة.

استنادًا إلى الأوصاف من رواياته ، سيقيس محيط البنوك المدارية حوالي 10 ملايين كيلومتر (62 مليون ميل) ويتراوح عرضه بين 1000 و 6000 كيلومتر (620 و 3730 ميلًا) ، مما يمنحهم مساحة بين 20 و 120 مرات من الأرض.

أخذت Bishop Ring اسمها من Forest Bishop من معهد هندسة النطاق الذري ، الذي قدم عرضًا تفصيليًا في دراسة أجريت عام 1997 بعنوان "Open Air Space Habitats". دعا الاقتراح الأصلي إلى إنشاء هيكل يبلغ نصف قطره 1000 كيلومتر (620 ميل) وعرضه 500 كيلومتر (310 ميل).

يمكن بناء هذه الهياكل الضخمة في مدار كوكب ما ، أو داخل نقاط لاغرانج للنظام ، ويمكن توفير ضوء النهار بزاوية الحلقة نحو نجم النظام أو عن طريق وضع مرآة بزاوية (أو الشمس الاصطناعية) في مركز الحلقة.

برنال سفير (أونيل اسطوانة / توبوبوليس):

تم اقتراح مجال برنال من قبل جون ديزموند برنال في دراسته عام 1929 بعنوان "العالم ، الجسد والشيطان: تحقيق في مستقبل الأعداء الثلاثة للروح العقلانية". في القسم الثاني: العالم ، تحدث عن تحديات غزو الفضاء وما يتطلبه الأمر لخلق وجود بشري دائم هناك.

لهذا ، اقترح برنال إنشاء موطن فضاء كروي مجوف يبلغ قطره 16 كم (10 أميال) ، مملوء بالهواء ، وقادر على استيعاب ما بين 20000 إلى 30000 شخص:

"تخيل قذيفة كروية يبلغ قطرها عشرة أميال أو نحو ذلك ، مصنوعة من أخف المواد وغالبًا ما تكون جوفاء ؛ ولهذا الغرض ستكون المواد الجزيئية الجديدة مناسبة بشكل مثير للإعجاب. نظرًا لغياب الجاذبية ، لن يكون بناؤها إنجازًا هندسيًا من أي حجم .مصدر المادة التي ينتج منها هذا سيكون في جزء صغير فقط مأخوذ من الأرض ؛ لأن الجزء الأكبر من الهيكل سيتكون من مادة واحد أو أكثر من الكويكبات الأصغر أو حلقات زحل أو غيرها. مخلفات الكواكب ".

يُقال إن هذا المفهوم كان أحد مصادر الإلهام للفيزيائي الأمريكي جيرارد ك.أونيل وطلابه للتوصل إلى فكرة أسطوانة أونيل. تم وصف المفهوم في كتابه عام 1976 ، الحدود العليا: المستعمرات البشرية في الفضاء ، حيث وصف أونيل كيف يمكن للبشرية أن تتوسع في جميع أنحاء النظام الشمسي من خلال بناء "جزر في الفضاء":

"على الرغم من أن الحجم الإجمالي للكويكبات أصغر بكثير من حجم الأرض ، إلا أنه حجم يسهل الوصول إليه أكثر من أعماق كوكبنا. ولا يتوفر لنا على الأرض سوى قشرة رقيقة من المواد دون تعدين عميق تحت ضغوط عالية وحرارة شديدة. .. [W] ه يجب أن يشوه الأرض بأكملها للحصول على فقط مائة من المواد الموجودة في ثلاثة كويكبات عديمة الفائدة الآن ، وعديمة الحياة ؛ وهناك الآلاف من تلك الكواكب الصغيرة ".

يبلغ قطرها 8 كم (5 ميل) وطولها 32 كم (10 ميل) ، وتتكون أسطوانة أونيل من أسطوانتين معاكستين للدوران. ستوفر هذه الجاذبية الاصطناعية بينما تلغي في نفس الوقت أي تأثيرات جيروسكوبية وتحافظ على الموائل موجهة نحو الشمس.

وفقًا لأونيل ، تتمثل مزايا هذه الأنواع من الموائل في أنها ستخفف من الضغوط السكانية هنا على الأرض. يمكن أيضًا وضع الأسطوانات من خلال النظام الشمسي في نقاط L3 و L4 و L5 Lagrange ، مما يخلق موائل لملايين الأشخاص دون الحاجة إلى استعمار الكواكب الأخرى.

كتب: "يمكن أن تكون الأرض غير الصناعية التي يصل عدد سكانها إلى مليار شخص أجمل بكثير مما هي عليه الآن. يمكن أن تكون السياحة من الفضاء صناعة رئيسية ، وستكون بمثابة حافز قوي لتوسيع المتنزهات القائمة ، وإنشاء مناطق جديدة منها ، واستعادة المعالم التاريخية ".

شل وورلد:

يشبه Shellworld مجال Dyson Sphere باستثناء أنه يشمل كوكبًا بأكمله بدلاً من نظام نجمي. تم اقتراح هذا المفهوم من قبل كيفن روي - مهندس بوزارة الطاقة الأمريكية - في دراسته لعام 2009 ، "شل العوالم - نهج لاستكشاف الأقمار والكواكب الصغيرة والبلوتويد".

تم اقتراح المفهوم كوسيلة لجعل الاستصلاح أكثر فعالية. كان من المقرر أن يتم تحقيق ذلك من خلال بناء "قذيفة" كبيرة حول عالم غير صالح للسكن لضمان عدم فقدان الغازات الجوية التي تم إدخالها في الفضاء.

وهذا من شأنه أن يسمح بتجذر التغييرات طويلة المدى ، والتي من شأنها أن تشمل إدخال الكائنات الحية الدقيقة والنباتات وغيرها من أشكال الحياة المعقدة التي من شأنها أن تضمن استقرار الظروف الصالحة للسكن وتعزيزها.

هذه العملية ، التي تعد امتدادًا لتشكيل التوازن ، ستمكّن الكواكب التي لا تتمتع بالشروط الأولية المناسبة (أي أن تكون دافئة بما فيه الكفاية ، ورطبة بدرجة كافية ، وامتلاكها غلاف جوي ومجال مغناطيسي ، وما إلى ذلك) من أن تكون قابلة للتهيئة.

مصعد الفضاء:

هنا مفهوم تم نشره بشكل كبير في الخيال العلمي ، وهو حتى موضوع بحث مفصل. تم اقتراح هذا المفهوم لأول مرة في عام 1959 من قبل العالم الروسي يوري إن آرتسوتانوف ، ويستند هذا المفهوم إلى فكرة ارتباط القمر الصناعي الثابت بالنسبة إلى الأرض والثقل الموازن في المدار بالأرض بواسطة هيكل شد هائل (المعروف أيضًا باسم "ساق الفاصولياء").

بين الأرض والقمر الصناعي الثابت بالنسبة للأرض ، يمكن للسيارات الآلية التي تعمل بالصواريخ أن تنقل الحمولات والمواد والأشخاص إلى أعلى وأسفل شجرة الفاصولياء. من هناك ، يمكن شحنها خارج العالم إلى القمر أو المريخ أو أي عدد من المواقع في جميع أنحاء النظام الشمسي.

بالإضافة إلى كونه إنجازًا هندسيًا هائلاً ، سيقلل المفهوم بشكل كبير من تكلفة إطلاق الطاقم والحمولات إلى الفضاء. على سبيل المثال ، أشار تقرير صدر عام 2017 من مركز أبحاث أميس التابع لناسا إلى أن إطلاق حمولة تصل إلى 16000 كيلوجرام إلى مدار أرضي منخفض (LEO) تكلف ما يقرب من 400 مليون دولار - والتي تصل إلى 25000 دولار لكل كيلوغرام (11365 دولارًا لكل رطل).

ستانفورد توروس (عجلة فون براون):

مثل العديد من نظرائه ، يستدعي هذا المفهوم موطنًا فضائيًا ضخمًا يدور من أجل توفير الجاذبية الاصطناعية. اقترح هذا المفهوم في الأصل عالم الصواريخ الروسي كونستانتين تسيولكوفسكي ، الذي كتب عن استخدام الدوران لخلق جاذبية اصطناعية في الفضاء عام 1903.

قام بذلك مهندس الصواريخ السلوفيني هيرمان بوتوتشنيك مع كتابه عام 1928 ، مشكلة السفر إلى الفضاء: محرك الصاروخ. في هذه الدراسة الشاملة ، وصف "عجلة الموئل" الدوارة التي سيتم وضعها في مدار ثابت بالنسبة للأرض (GSO) حول الأرض.

خلال الخمسينيات من القرن الماضي ، اقترح عالم الصواريخ الألماني الأمريكي فيرنر فون براون محطة دوارة على شكل حلقة (تُعرف باسم عجلة فون براون) ، والتي ظهرت في سلسلة من المقالات في المجلة الوطنية كولير بعنوان، "الإنسان سوف يغزو الفضاء قريبًا!"

أصبحت الفكرة معروفة على نطاق واسع بعد اقتراحها كجزء من دراسة ناسا الصيفية لعام 1975 ، وهي جهد تعاوني بين مركز أبحاث أميس التابع لناسا وجامعة ستانفورد. سيُعرف التصميم الناتج بعد ذلك باسم "ستانفورد توروس".

البحث عن الهياكل العملاقة:

كل هذه المفاهيم مثيرة بحد ذاتها ، ولكن الأكثر إثارة هو احتمال العثور عليها أو شيء مشابه داخل مجرتنا - أو ربما مجرات أخرى. لكن كيف نبدأ في البحث عنها؟ ما هي "التوقيعات التقنية" التي من شأنها أن تشير إلى وجود بنية عملاقة وبالتالي ، حضارة متقدمة للغاية؟

كما قال البروفيسور أبراهام لوب - رئيس فرانك دي بيرد جونيور للفيزياء ورئيس قسم علم الفلك في جامعة هارفارد - لـ Interesting Engineering عبر البريد الإلكتروني:

"من المحتمل أن تقوم الحضارات المتقدمة بتعديل بيئتها الطبيعية ، من خلال بناء هياكل عملاقة ، وإنتاج أضواء صناعية ، وتلويث الأجواء وإعادة توزيع الحرارة. وهذا له فائدتان. فهو يوفر لنا العديد من الأعلام الممكنة التي من شأنها أن تشير إلى وجودها حتى نعرف ذلك لسنا وحدنا. وثانيًا ، من خلال دراسة الأسطح المحترقة للكواكب ذات الحضارات الميتة ، سوف نتعلم كيف نجمع بين عملنا ونتجنب المصير نفسه. "

يبدو الأمر يستحق ذلك تمامًا ، أليس كذلك؟ لكن بطبيعة الحال ، فإن البحث عن ETIs والتوقيعات التقنية يمثل بعض التحديات الكبيرة جدًا. في مقال نشر مؤخرًا في Scientific Americanكما تحدث البروفيسور لوب عما قد يكون أعظمهم جميعًا.

كتب: "إذا كانت هناك حضارات أخرى ، فإن أحد المفاتيح في إدراكها هو ما إذا كنا أذكياء بما يكفي لتفسير إشاراتها بشكل مناسب أو لتحديد جزء من تقنيتها إذا كان يجب أن يظهر في نظامنا الشمسي."

بالنظر إلى أنه ليس لدينا إطار مرجعي عندما يتعلق الأمر بمؤشرات ETIs أو التكنولوجيا التي قد يستخدمونها ، فمن الممكن تمامًا أن تكون العلامات موجودة ونحن نفتقدها فقط. لحسن الحظ ، فإن نفس الشعور بالدهشة والخيال الذي سمح لنا بالتكهن حول الهياكل العملاقة قدّم أيضًا بعض الاقتراحات حول كيفية البحث عنها.

كانت فكرة جوهرية عن دراسة فريمان دايسون ، حيث اقترح لأول مرة مفهوم البنية الكروية العملاقة ، فكرة عن الكيفية التي يمكن أن نبدأ بها في العثور عليها بين الكون. وفقًا لـ Dyson ، فإن الهياكل العملاقة التي تسخر طاقة نجم بأكمله ستشع كميات هائلة من الحرارة الضائعة في الفضاء.

يمكن الكشف عن هذه الحرارة باستخدام أدوات الأشعة تحت الحمراء على بعض أكبر التلسكوبات في العالم. وينطبق الشيء نفسه على أي هيكل مداري يسخر الطاقة من نجم. باختصار ، يمكن رصد أي بنية عملاقة من النوع الثاني من خلال فحص النجوم عن كثب بحثًا عن علامات الشذوذ الحراري.

هناك طريقة أخرى تتمثل في مراقبة الأنظمة النجمية عن كثب بحثًا عن علامات الانخفاض الدوري في السطوع. عادة ، تُستخدم هذه الطريقة (قياس الضوء العابر) لتمييز وجود الكواكب الخارجية حول النجوم ، حيث تحدث الانخفاضات بسبب الكواكب الخارجية التي تمر أمام النجم بالنسبة إلى الراصد.

باستخدام هذه الطريقة ، لا يستطيع علماء الفلك اكتشاف الكواكب الخارجية فحسب ، بل يمكنهم أيضًا وضع تقديرات دقيقة لحجمها ومدتها المدارية. وبنفس الطريقة تقريبًا ، فإن عبور بنية عملاقة أمام نجم سيؤدي إلى انخفاض كبير في السطوع لا يمكن تفسيره بسهولة.

في عام 2015 ، تم أخذ هذا الاحتمال في الاعتبار عندما لاحظ فريق دولي من علماء الفلك أن نجمًا بعيدًا - KIC 8462852 (الآن Boyajian's Star أو Tabby's Star ، بعد الباحث الرئيسي للفريق) - كان يخفت بشكل دوري. كان الأمر الأكثر إثارة للفضول هو حقيقة أنه لا يمكن تمييز سبب طبيعي.

أجريت دراسات متابعة متعددة أدت إلى تفسيرات مختلفة ، تتراوح من المذنبات وحلقات الغبار إلى كوكب مستهلك أو كواكب ذات حلقات غبار كبيرة. يبدو أن دراسة أجراها فريق دولي مكون من 100 عالم فلك عام 2018 - بقيادة الأستاذ المساعد تابيثا بوياجيان بنفسها - قد حسمت الأمر من خلال إظهار أن نجمة تابي يحجبها الغبار على الأرجح.

ومع ذلك ، فإن لغز نجم تابي لا يزال قائماً ، حيث تم تسجيل المزيد من الانخفاضات في السطوع والتي قد تربك هذا التفسير أو لا تربكه في غضون ذلك ، خضعت النجوم الأخرى لأنماط تعتيم مماثلة.

من بينها EPIC 204278916 ، النجم الشاب الذي أظهر انخفاضات دورية في منحنى الضوء طوال عام 2016 ، و VVV-WIT-07 ، وهو نجم متغير شهد العديد من الانخفاضات وحدث الكسوف في عام 2012. وهنا أيضًا ، تم تقديم تفسيرات طبيعية تظهر. لتناسب الحقائق ، ولكن لا يزال هناك أولئك الذين يعتقدون أنه لا يمكن استبعاد "نظرية الهيكل الفضائي العملاق".

في حالة الهياكل العملاقة من النوع الأول ، فإن حجمها الأصغر سيجعل اكتشافها أكثر صعوبة. ومع ذلك ، يمكن رصدها بالطريقة نفسها التي يأمل علماء الفلك أن يكونوا قادرين على اكتشاف مجموعات من الأقمار الصناعية حول الكواكب الخارجية البعيدة (كلارك بيلتس) في السنوات القادمة.

في هذا الصدد ، يمكن أن تساعد تلسكوبات الجيل التالي التي ستسمح بالتصوير المباشر للكواكب الخارجية العلماء في اكتشاف الهياكل المدارية. وتشمل هذه تلسكوب ثلاثين مترا (TMT) ، تلسكوب ماجلان العملاق (GMT) ، التلسكوب الكبير للغاية (ELT) ، وكلها من المقرر أن تنتهي من البناء في وقت ما في العقد المقبل.

وبنفس الطريقة ، فإن نشر تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) ، وتلسكوب مسح الأشعة تحت الحمراء واسع المجال (WFIRST) في العقد القادم سيجعل من السهل اكتشاف إشارات الأشعة تحت الحمراء واسعة النطاق على بعد سنوات ضوئية ، والتي يمكن أن indicate the presence of Type II megastructures.

And thanks to the recently-retired Kepler Space Telescope and current missions like the Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), scientists are able to gather light curves from thousands of stars at a time, all of which are monitored closely for possible transits.

With all of these instruments at our disposal, an army of astronomers and countless citizen scientists, we will not be alone in the Universe forever. If there are any Type I, Type II, or even more civilizations out there, we will sniff them out... sooner or later!

*A special shout out to Neil Blevin for much of the cool artwork in this article. You can find his work here - ArtOfSoulburn (DeviantArt)

المصادر:

  • Wikipedia - Megastructures
  • LarryNiven.net - Megastructures
  • Larry Niven - Bigger than Worlds
  • EarthSky - What is a Dyson Sphere?
  • Centauri Dreams - The Star as Starship
  • NSS - Stanford Torus Space Experiment
  • Listverse - Top 10 Theoretical Megastructures
  • Universe Today- What are Alien Megastructures?
  • Scientific American - Are We Really the Smartest Kid on the Cosmic Block?


شاهد الفيديو: اكتشاف جسم غامض اكبر من الارض 25 مرة بالقرب من الشمس. النجم المجنح تحت مراقبة ناسا. نبيرو 2021 (قد 2022).