Сфера Дайсона, Кольцо Нивена и Цилиндр Димитъра

31 сообщение в этой теме

Опубликовано:

1.Энергетика сферы Дайсона

Что такое сфера Дайсона, надеюсь, все знают.

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%84%D0%B5%D1%80%D0%B0_%D0%94%D0%B0%D0%B9%D1%81%D0%BE%D0%BD%D0%B0

Везде принимается, что радиус Сферы для земной цивилизации вокруг Солнца равен 1 а.е. - чтобы поверхность Сферы получала та же энергия от Солнца, что и поверхность Земли и имела та же температура. Да, однако нет! Земная поверхность облучается только днем. Допустим, на Сфере тоже сделаем смена дня и ночи, введя междинный отражатель солнечных лучей на половину времени суток (12/12 часов). И куда уйдет отраженная энергия? А некуда! В замкнутой Сфере она может уйти только на освещенной поверхности. А значит она будет получать В ДВА РАЗА больше энергии. И еще: на Земле Солнце днем восходит и заходит, меняя угол освещения от 0 до 90 градусов. На Сфере оно будет всегда в зените! Вот и еще разница. В сумме энергия полосы длиной в диаметр Земли будет распределяться на всю длину окружности Земли, которая длиннее в Пи = 3.14 раз. А на Сфере будет 1 к 1. В результате поверхность Сферы будет получать в 3.14 раза больше энергии. Что делать? Придется увеличить расстояние до Солнца в квадратный корень этой разницы, или (3.14)^1/2 = 1.772 раза. Тогда поверхность Сферы получит та же энергия от Солнца, что и поверхность Земли. «Наша» Сфера должна иметь радиус 1.77 а.е.

Но это еще не означает, что температура на поверхности будет как на Земле! На Земле ночью «лишняя» тепловая энергия излучается в космос. В Сфере энергия излучения внутренной поверхности попадет на ту же поверхность. Сфера же замкнутая! Придется строить специальной системы для отвода тепла на внешную поверхность. Допустим, систему огромных насосов, которые будут постоянно прокачывать воду океанов с внутренней к внешней поверхности, где она сможет излучать тепловую энергию в космос. Или еще увеличывать размеры Сферы, что изменит соотношение яркость света/температура. А это может быть очень важно для растений.

 

2.Кольцо Нивена

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B8%D1%80-%D0%9A%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D1%86%D0%BE

Здесь ситуация иная - почти все небо открытое и отражатель может отправить «ночную» энергию напрямую в космос. Да и внутренняя поверхность Кольца может охлаждаться, как Земля - излучая тепловую энергию в космос.

Остается только то, что Солнце будет всегда в зените. Из-за этого полученная энергия за день будет в 3.14/2 = 1.57 раз больше. А значит, чтобы получать на поверхность Кольца ту же энергию, что и поверхность Земли, радиус Кольца должен быть 1.253 а.е. Но здесь у нас есть возможность играть с отражателями, которые создают день и ночь. Можно увеличывать или уменьшать продолжительность дня за счет ночи и делать радиус Кольца меньше или больше.

 

3.Цилиндр Димитъра

В Сфере непонятно как будут создавать гравитацию. На Кольце создается центробежная сила вращением. Она заменяет гравитацию.

Допустим, вокруг Солнца создана не сфера, а цилиндр, чья длина (висота) равна диаметру. Его площадь будет равна площади Сферы Дайсона с таким диаметром. Он будет улавливать примерно 2/3 от всей энергии Солнца. 1/3 будет вылетать в космос через круглые основания цилиндра. Но зато на всей поверхности цилиндра можно создать одинаковую гравитацию вращением. Чтобы получать на поверхность «экватора» Цилиндра ту же энергию, что и поверхность земного экватора, радиус Цилиндра должен быть как и у Кольца 1.253 а.е. - если нам удасться выводить всю «ночную» энергию через основания Цилиндра. Если она попадает на цилиндр, то радиус может увеличиться вплоть до 1.77 а.е - как у Сферы Дайсона. Надеюсь, это можно будет регулировать через устройство отражателей.

На «экваториальной» линии цилиндра Солнце будет в зените и там будет самый горячий климат. Допустим, как на земном экваторе. С удалении к краю цилиндра Солнце уже будет на какой-то угол от зенита и энегрии на единицу площади будет меньше - как и на Земле. И значит, будут климатические пояса - тропический, умеренный, полярный. Но кроме изменения угла, в «высоких широтах» еще и Солнце будет дальше! Так что с уменьшением угла освещения температура будет падать быстрее. По моим прикидкам на угол в 25-30 градусов от зенита будет уже умеренный климат. А на краю цилиндра угол 45 градусов, а расстояние до Солнца в 1.4 раза больше, чем от экватора. Там будет уже холодный климат широт примерно в 70 градусов - широта Мурманска и Норильска.

Если ничего специально не делать, температура будет постоянной весь год и не будет сезонов. Но это можно исправить «играя» отражателями. Делаем длинный день и короткую ночь и поучаем лето, уменьшаем день и получаем зима.

Я назвал Цилиндр моим именем, потому что не увидел ничего такого в литературе. Но возможно, кто-то уже его придумал. Если кто читал такое, скиньте ссылку, пожалуйста!

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

1.Энергетика сферы Дайсона Что такое сфера Дайсона, надеюсь, все знают.

To be exact, большинство понимает эту идею неправильно - как сплошную жесткую оболочку вокруг звезды. В то время как проект Дайсона на самом деле был огромным роем сателлитов (на различных орбитах), или статитов (удерживаемых над звездой давлением солнечного ветра), перекрывающиеся слои которых полностью перекрывали бы излучение звезды.

Поэтому вопросы теплоотвода решаются банально: торчащими сзади сателлитов/статитов радиаторами.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

На «экваториальной» линии цилиндра Солнце будет в зените и там будет самый горячий климат. Допустим, как на земном экваторе.

Проще иметь равномерный климат везде:

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d7/Ring_World_model.png

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

проект Дайсона на самом деле был огромным роем сателлитов 

Это "сфера Циолковского"

Проще иметь равномерный климат везде:

Равномерный климат - сфера. А гравитация как?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

В «Технике-Молодёжи» начала 90-х была заметка об эквипотенциальных поверхностях, в том числе к астроинженерии. Вместо сферы Дайсона там предлагался очень похожий на предложенный коллегой Граф Цеппелин «фонарик».

 

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

равномерный климат везде:

А я считаю наличие разных климатических поясов преимуществом. 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано: (изменено)

ИМХО цилиндр Димитъра это просто более широкое кольцо Нивена. И там, и там потребуются стены высотой в 1000 км, для удержания воздуха. Ну а вообще, для чего это надо? Планет мало что ли? Последние результаты поиска экзопланет дают повод догадываться что в них со временем можно будет копаться как в навозе. Если уж негде жить, и есть большое желание размножиться, то лучше уж терраформированием заняться, а не астроинженерией. Что кольцо, что сфера, это вроде общаги. Там можно просто жить, но какое-то развитие там вряд ли возможно, хотя бы потому что нет ресурсов. Там нельзя например пойти в экспедицию и найти нефть или железную руду, ну если их кто-то раньше не заныкал.

Изменено пользователем Rewolfer

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

Это не просто более широкое кольцо.
Чем больше отклонение от экваториальной плоскости, тем больше действует дополнительная сила, тянущая всё, что находится на поверхности цилиндра, к этой самой плоскости. То есть атмосфера, гидросфера и литосфера будут съезжать к экватору цилиндра.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

Это точно. Лучше заняться террафомированием планет и их спутников, чем всякими такими сферами. Построить такую сферу - это вам не дом построить. Как обеспечить прочность сферы, чтобы она не развалилась? Какая будет гравитация? Какая будет атмосфера? Какое-то магнитное поле будет? Вот что будет защищать от всяких нехороших излучений? Вечный день - ну, кому-то хорошо, кому-то не очень. А вот планета - это надёжно. А ещё зачем скрывать Солнце от инопланетян? 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

To be exact, большинство понимает эту идею неправильно - как сплошную жесткую оболочку вокруг звезды. В то время как проект Дайсона на самом деле был огромным роем сателлитов (на различных орбитах), или статитов (удерживаемых над звездой давлением солнечного ветра), перекрывающиеся слои которых полностью перекрывали бы излучение звезды.

Коллега, не забывайте про ПАФОС обладания окружающей звезду сферой с полностью (ну спишем на технические зоны и всякие шлюзы процентов 25 внутренней площади) обитаемой поверхностью.

Но это еще не означает, что температура на поверхности будет как на Земле! На Земле ночью «лишняя» тепловая энергия излучается в космос. В Сфере энергия излучения внутренной поверхности попадет на ту же поверхность. Сфера же замкнутая! Придется строить специальной системы для отвода тепла на внешную поверхность.

Коллега, на том уровне развития что позволяет легко построить Сферу Дайсона как её поняли в Звездном пути или в Сияющем полдне Уренира теплоотвод вообще не проблема.

Более того в том же Полдне если подумать Сфера со всеми чудесами это детская песочница. Где столетиями играют ихние даже не детсадовцы а эмбрионы.

Настоящая цивилизация это Урены которые смастрячили песочницу где их органические зародыши рождаются и дозревают до перехода на следующий уровень.

Это точно. Лучше заняться террафомированием планет и их спутников, чем всякими такими сферами. Построить такую сферу - это вам не дом построить. Как обеспечить прочность сферы, чтобы она не развалилась? Какая будет гравитация? Какая будет атмосфера? Какое-то магнитное поле будет? Вот что будет защищать от всяких нехороших излучений? Вечный день - ну, кому-то хорошо, кому-то не очень. А вот планета - это надёжно. А ещё зачем скрывать Солнце от инопланетян?

Еще проще прямо в космосе обосноваться. На космообиталищах. Настраивай себе среду как хочешь. Если есть технологии терраформинга в разумные сроки то строить конструктивно простые цилиндры О'Нейла фигня вопрос.

Кварианцы в МЭ на Раннох совершенно зря фапали и с ресурсами а также иммункой они проблемы имели исключительно волей сценаристов.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

цилиндр Димитъра это просто более широкое кольцо Нивена.

Можно и так сказать...

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

Чем больше отклонение от экваториальной плоскости, тем больше действует дополнительная сила, тянущая всё, что находится на поверхности цилиндра, к этой самой плоскости.

Спасибо за замечание! Сила эта - собственная гравитация массы Цилиндра. Чем он тольще, тем она больше. В таком случае придётся искривлять поверхность Цилиндра, делать её "еквипотенциальной". Чтобы все не стекалось к экватору, поверхность должна расширяться от экватора к концам. 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано: (изменено)

Какая будет гравитация? Какая будет атмосфера?

Для людей - примерно как у Земли.

Вечный день - ну, кому-то хорошо, кому-то не очень

Вечный день не будет. Писал уже. Будет межлинный цилиндр-отражатель, как у кольца Нивена 

что будет защищать от всяких нехороших излучений? 

Толстое основание поверхности. А сверху - атмосфера. 

Изменено пользователем Димитър

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

на том уровне развития что позволяет легко построить Сферу Дайсона как её поняли в Звездном пути или в Сияющем полдне Уренира теплоотвод вообще не проблема.

Вполне возможно. Я просто хочу как можно меньше законов физики нарушать. А монолитная Сфера Дайсона - сплошное надругательство над ним. У Цилиндра только одна проблема - прочность конструкции. 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

если подумать Сфера со всеми чудесами это детская песочница. Где столетиями играют ихние даже не детсадовцы а эмбрионы. Настоящая цивилизация это Урены которые смастрячили песочницу где их органические зародыши рождаются и дозревают до перехода на следующий уровень.

Я тоже так думаю! И все же :

Коллега, не забывайте про ПАФОС обладания окружающей звезду сферой с полностью обитаемой поверхностью.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

Я просто хочу как можно меньше законов физики нарушать. А монолитная Сфера Дайсона - сплошное надругательство над ним. У Цилиндра только одна проблема - прочность конструкции.

Что Кольцо Нивена что сплошная Сфера с обитаемой внутренней поверхностью (а впрочем и всё прочие астросооружения такого масштаба) сидят в вилке технологий.

Пока они нам нужны у нас еще нет технологий. Когда технологии появятся человечеству эти игрушки уже не надобны.

Блин даже с терраформингом то же самое. Проще цилиндры о'Нейла пилить наращивая их габариты по мере появления новых материалов чем планету терраформировать.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

придётся искривлять поверхность Цилиндра, делать её "еквипотенциальной". Чтобы все не стекалось к экватору, поверхность должна расширяться от экватора к концам. 

При толщине стенки Цилиндра в 1 км, его масса будет порядка половины массы Солнца. Даже в таком случае сила собственной гравитации будет меньше 1/3000 "же" по моим грубым прикидкам. А значит и отклонение от цилиндрической формы будет минимальным.

Кто-то может вычислить более точно? 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

К слову об освещении и обогреве. Существует ли хотя бы теоретическая возможность получать свет дневного диапазона и без жесткого излучения от чёрной дыры? Ну скажем, окружив её облаком из подходящего материала, который поглощает всё вредное, а сам флюоресцирует в нужном диапазоне.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано: (изменено)

Свет дневного диапазона и без жесткого излучения от чёрной дыры

Да, если окружить её толстым акреционным диском, который будет поглощать все излучение и переизлучать в видимом диапазоне.

Здесь была тема, я там писал об этом.

http://fai.org.ru/forum/topic/17744-ochen-ochen-bolshaya-zvezdnaya-sistema/?page=2

Изменено пользователем Димитър

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

В таком случае придётся искривлять поверхность Цилиндра, делать её "еквипотенциальной". Чтобы все не стекалось к экватору, поверхность должна расширяться от экватора к концам. 

Ага. Тогда ничего сползать не будет, но зато на краях будет такой мороз, что Арктика покажется Гаваями. Потому что солнце мало того, что дальше, так ещё и под углом постоянно светит. Квадриллионы квадратных километров ледяной пустыни. Оно нам надо?

Спасибо за замечание! Сила эта - собственная гравитация массы Цилиндра. Чем он тольще, тем она больше.

Не только.
Ещё - не скомпенсированная часть гравитации солнца.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

Там нельзя например пойти в экспедицию и найти нефть или железную руду, ну если их кто-то раньше не заныкал.

Цивилизации, которая способна построить сферу дайсона, абсолютно наплевать на наличие нефти или руды

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

При толщине стенки Цилиндра в 1 км, его масса будет порядка половины массы Солнца. Даже в таком случае сила собственной гравитации будет меньше 1/3000 "же" по моим грубым прикидкам.

Тогда для создания такого цилиндра не хватит вещества всей Солнечной системы. Надеюсь, Землю трогать не будем? Может хватить для цилиндра с толщиной стенки несколько метров. Тогда притяжение может быть в 1000000 раз меньше земного (земная тонна будет весить 1 грамм). Атмосферу цилиндр не удержит. 
Строить такое чудо-юдо, конечно, не будем. Разве что уже есть готовое, неизвестно откуда взялось. Обсудить ведь можно? Ну да, в этом форуме можно предположить всё что угодно.
Что реально - космическая тороидальная станция диаметром, например, километр. Посреди тора - шар диаметром, допустим, 200 метров. Ну и спицы-переходы. Станция вращается, центробежная сила обеспечивает притяжение. Ну как-то так.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

Что реально - космическая тороидальная станция диаметром, например, километр. Посреди тора - шар диаметром, допустим, 200 метров. Ну и спицы-переходы. Станция вращается, центробежная сила обеспечивает притяжение. Ну как-то так.

Это мелкая фигня.

Американский физик Джерард О’Нилл описал колонизацию космоса в книге «Высокий Рубеж» 1975 года. Его станция состояла из двух цилиндров по 8 километров в диаметре и 32 километра длиной, связанных системой подшипников. Вращаясь в противоположные стороны, цилиндры внутри себя создавали искусственную гравитацию — снова с помощью центробежной силы. Эту станцию он назвал «Остров III». Кроме этого проекта он описал «Остров I», вращающуюся сферу полукилометрового диаметра, где люди могли жить в экваториальной области — это была модернизированная версия сферы Бернала. Проект «Остров II» представлял собой сферу 1600 метров в диаметре.

 Всё без наноматериалов и всякой экзотики. На чугунии. Главное добыть и вытащить на орбиту строительства.

А если использовать всякие нанотрубки и прочее сверхпрочное то:

Когда учёные всерьёз задумались, насколько современные прорывные технологии способны улучшить известные проекты, Том МакКендри выяснил, что построенный на основе полноценных углеродных нанотрубок — вроде тех, из которых предполагается строить космические лифты, — похожий на проекты О’Нила жилой «остров» сможет похвастаться общей площадью размером от просто Российской Федерации до всей Евразии. Сотни километров в диаметре и тысяча километров в длину, огромное жизненное пространство с полной экологической независимостью на один раз завезённых ресурсах. В основном космических. Верхний предел его размера — тысяча километров в диаметре и десять тысяч километров в длину. Лишь чуть меньше диаметра Земли, настоящий континент в космосе!

Зачем нам планету терраформить?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

Ещё - не скомпенсированная часть гравитации солнца.

Тоже менее 1/1000 и компенсируется центробежными силами.

зато на краях будет такой мороз, что Арктика покажется Гаваями.

Искривление Цилиндра от указанных Вами сил будет незначительным. Максимум, укоротим на 1-2 миллион км цилиндр, длина которого 2 а. е. 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

Может хватить для цилиндра с толщиной стенки несколько метров. Тогда притяжение может быть в 1000000 раз меньше земного. Атмосферу цилиндр не удержит. 

Атмосферв удерживается центробежной силы от вращения, а не собственной гравитации Цилиндра. 

для создания такого цилиндра не хватит вещества всей Солнечной системы.

Верно. Придётся возить из ближайшей системы... или посягнуть на само Солнце. Если отнять часть массы Солнца, оно будет светить слабее и протянет больше времени. И цилиндр придётся делать меньшим размером и массой. А спектр света уйдёт немножечко к красным. 

Скажете, Солнце из водорода и гелия? Нужные элементы получаем путем трансмутации (ядерными реакциями). 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Создайте учётную запись или войдите для комментирования

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать учётную запись

Зарегистрируйтесь для создания учётной записи. Это просто!


Зарегистрировать учётную запись

Войти

Уже зарегистрированы? Войдите здесь.


Войти сейчас