Fizyka w Szkole
Kosmiczna energia
Kazimierz Mikulski
Grupa naukowców od ponad 50 lat wymyśla techniki przechwytywania energii słonecznej w Kosmosie i przesyłania jej z powrotem na Ziemię. Czy to zaspokoi nasze potrzeby energetyczne?
Pomysł ten już od dłuższego czasu krążył po świecie science fiction. W 1941 r. Isaac Asimov opublikował opowiadanie, w którym opisał stację orbitalną zbierającą energię słoneczną i przesyłającą ją na Ziemię przy użyciu mikrofal. Pomysł jest realizowany, ponieważ moc paneli słonecznych nie jest tak wydajna, jak moc elektrowni słonecznych na orbicie.[1]
Przechwytywanie światła słonecznego w kosmosie i przesyłania go na Ziemię przestała być tematem science fiction. Jak wskazuje Jon Cartwright, „rządy na całym świecie poważnie traktują „energię słoneczną z kosmosu” jako potencjalne rozwiązanie naszych (współczesnych) potrzeb energetycznych”.[2]
Freeman Dyson, amerykański astrofizyk i foturolog wyobraził sobie obcą cywilizację, o szczególnie zaawansowanym rozwoju, otaczającą swoją macierzystą gwiazdę gigantyczną, sztuczną powłoką. Wewnętrzna powierzchnia tej sfery, zwanej „kulą Dysona” wychwytywałaby promieniowanie słoneczne i przekazywałaby je do punktów zbiorczych, zamieniających w elektryczną energię. Nietypowe ujęcie problemu, generuje pytanie: „czy podobna zasada może być zastosowana na znacznie mniejszą skalę, aby wykorzystać moc naszego Słońca?”[3]
Uwzględniając wiek wszechświata i liczbę gwiazd podobnych do Słońca, Bruce Dorminey amerykański dziennikarz naukowy pisze: „wydaje się logiczne, że Ziemia nie jest jedynym miejscem, w którym rozwinęło się inteligentne życie. Jednak przez ostatnie pół wieku naukowcy aktywnie poszukiwali oznak takich pozaziemskich cywilizacji i do tej pory wychodzili z pustymi rękami.”[4]
Czym jest „Kula Dysona”?[5]
W 1959 r., zainspirowany powieścią Olafa Stapledona z 1937 r. pt.:„ Star Maker ”, F. Dyson założył, że zaawansowane cywilizacje mogą podejmować projekty astroinżynieryjne, znane jako sfery Dysona.[6] To hipotetyczna megastruktura opisana przez niego w czasopiśmie „Science”, w artykule „Search for Artificial Stellar Sources of Infra-Red Radiation”. Autor zakłada istnienie zaawansowanej cywilizacja zdolnej do wybudowania ogromnej konstrukcji, która całkowicie otaczałaby gwiazdę, w celu wykorzystania prawie całej energii wypromieniowywanej przez gwiazdę na użytek cywilizacji.[7]
W czasopiśmie „Science” czytamy: „Jeśli pozaziemskie istoty inteligentne istnieją i osiągnęły wysoki poziom rozwoju technicznego, jednym z produktów ubocznych ich metabolizmu energetycznego będzie prawdopodobnie wielkoskalowa konwersja światła gwiazd w promieniowanie dalekiej podczerwieni. Niedawno rozpoczętym poszukiwaniom radiokomunikacji międzygwiezdnej towarzyszyły poszukiwania źródeł promieniowania podczerwonego.”
Dyson opisał cywilizacje zdolne do ujarzmienia energii swoich gwiazd poprzez dekonstrukcję planety wielkości Jowisza i stworzenie z niej sferycznej powłoki o grubości 2-3 m, obracającej się wokół gwiazdy. Kula miałaby promień 150 milionów km. Wewnętrzna powierzchnia kuli Dysona wychwytywałaby, a następnie przekazywałaby promieniowanie słoneczne w kierunku punktów zbiorczych. Mogłoby ono zostać przekształcone w użyteczną energię.
W 1964 r. radziecki fizyk Nikołaj Kardaszew sklasyfikował cywilizacje pozaziemskie według stopnia ich zaawansowania, od KI do KIII. Amerykański astronom Carl Sagan oszacował, że ludzkość jest zaledwie na progu bycia cywilizacją, KI która może okiełznać całe promieniowanie słoneczne w jej atmosferę. W przeciwieństwie do tego cywilizacja KII może użyć sfery Dysona do bezpośredniego wykorzystania energii swojej gwiazdy macierzystej. A cywilizacja KIII może wykorzystać energię całej galaktyki.
„Niebo jest zatłoczone obiektami, które są jasnymi źródłami podczerwieni, ale niewidocznymi w paśmie optycznym” – mówi Dyson. Dodaje: „Nie ma powodu przypuszczać, że którykolwiek z nich jest sztuczny, ale wyglądają dokładnie tak, jak powinna wyglądać sfera Dysona”. Idealna sfera Dysona pochłaniałaby energię swojej gwiazdy, nie emitowałaby żadnego promieniowania optycznego ani ultrafioletowego. Powłoka wypromieniowałaby ciepło odpadowe i spowodowałaby silną emisję podczerwoną. Twierdzi, że moglibyśmy mieć szczęście i wykryć źródło podczerwieni o specyficznym widmie lub zmienności czasowej, której nie można wyjaśnić jako zjawisko naturalne.
Zgadza się z tym amerykański naukowiec Dan Werthimer[8], słowami: „Możesz się spierać, czy cywilizacje budują sfery Dysona, ale jeśli jest to możliwe, to dlaczego nie spojrzeć? Trudno przewidzieć, że jeśli cywilizacje zbudują sfery Dyson, wypromieniują swoje ciepło odpadowe o temperaturze 200 K”. Werthimer, w 2004 r. z Charlie Conroy, przeanalizowali dane spektralne z 1000 gwiazd typu słonecznego. Przeszukano 32 gwiazdy z nadmierną emisją podczerwoną w poszukiwaniu oznak anomalnej emisji radiowej lub optycznych nanosekundowych impulsów laserowych, które wskazywałyby na sztuczne, inteligentne pochodzenie. Nie znaleziono żadnych weryfikowalnych sygnałów.
W końcu poza chmurami, zwraca uwagę amerykański dziennikarz, Bruce Dorminey[9], w nocnym blasku kosmosu bliskiego Ziemi, jest więcej nieprzerwanej energii słonecznej, niż ludzkość mogłaby realistycznie potrzebować przez następne stulecia. Grupa naukowców od ponad 50 lat wymyśla techniki przechwytywania tej energii w kosmosie i przesyłania jej z powrotem na ziemię. Jak wiadomo, „energia słoneczna z kosmosu” (SBSP) ma dwie zalety w porównaniu z tradycyjnymi metodami czerpania energii ze Słońca i wiatru. Umieszczenie w kosmosie satelity przechwytującego światło słoneczne oznacza, że nie musielibyśmy pokrywać ogromnych połaci ziemi panelami słonecznymi i farmami wiatrowymi. Także mielibyśmy wystarczający zapas energii nawet wtedy, gdy jest pochmurno lub słaby wiatr, który także może ustać.
Więcej przeczytacie w artykule dr Kazimierza Mikulskiego „Kosmiczna energia” w najnowszym wydaniu 6/2022 „Fizyki w Szkole”
[1] https://wiadomosci.onet.pl/swiat/oto-europejska-elektrownia-sloneczna-w-kosmosie/qdlb8t0
[2] Cartwright J., Energia słoneczna z kosmosu: czy wysyłanie promieni słonecznych z powrotem na Ziemię może zaspokoić nasze potrzeby energetyczne?
[3] Ibidem
[4] Bruce D., Poszukiwanie astroinżynierów https://physicsworld.com/a/the-search-for-astroengineers/
[5] https://pl.wikipedia.org/wiki/Sfera_Dysona
[6] Dyson J. Freeman, Poszukiwanie sztucznych gwiezdnych źródeł promieniowania podczerwonego – adres
[7] https://pl.wikipedia.org/wiki/Sfera_Dysona
[8] Dyrektor programu SETI na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley,
[9] Dziennikarz z USA, autor Distant Wanderers: The Search for Planets Beyond the Solar System (Nowy Jork, Springer) Bruce D., Poszukiwanie astroinżynierów https://physicsworld.com/a/the-search-for-astroengineers/
ARTYKUŁY Z POPRZEDNICH WYDAŃ
Stany skupienia * Co warto wiedzieć o CERN? * Wodór – paliwo przyszości? * Prędkość światła