Una defensa (cualificada) de los proyectiles Dyson habitables

Los Dyson Shells habitables en el rango de 1-2 AU parecen un poco absurdos desde el punto de vista de la eficiencia. Estaré defendiendo esto como un desafío de ingeniería fundamentalmente manejable (sin materiales de unobtanium o nueva física), no como algo que realmente estaremos haciendo.

Introducción: para empezar, construya una esfera Dyson

La primera esfera Dyson que creamos no será una carcasa habitable (o inhabitable), sino un colector de energía solar que envía energía a donde sea que la necesitemos.

Sorprendentemente, podemos comenzar con eso con algo parecido a la tecnología actual : la capacidad de recolectar un poco de combustible y masa de asteroides cercanos a la Tierra, velas solares para moverse, fotovoltaica simple, cohetes, láseres y (lo más importante) autocontrol. replicación de sistemas robóticos. Dado que los sistemas de fabricación en la tierra casi se replican a sí mismos en general (es decir, se replican, con ayuda humana), y dado que ningún paso en particular en la cadena de suministro no se puede automatizar en principio, esto está justificadamente en la categoría de "corto plazo", especialmente si incluimos telepresencia robótica. Así que esto no es un mero experimento mental.

Para tomar el control de la energía disponible del sistema solar, el requisito previo para este gran esquema de una carcasa habitable, probablemente comenzaríamos por hacer un sistema soportado por luz con una densidad de alrededor de 0,78 g/m^2, también conocido como Dyson Bubble . compuesto de statites (satélites estacionarios). Esto nos permite generar (o más bien, tomar el control de) grandes cantidades de energía, que podemos convertir en antimateria, láseres de alta intensidad, cinética de alta velocidad, etc. Lo suficiente como para que podamos hacer más o menos lo que queramos con el resto del sistema solar, en una escala de años a décadas.

Necesitamos procesar alrededor de 200 cuatrillones de toneladas (200 exatones) de materia (la masa de Palas, uno de los asteroides más grandes) para crear esta forma de colector de energía si queremos hacerlo cerca de 1,0 UA. Por otro lado, a 0,3 AU, está más cerca de 20 eT, que es la masa de un asteroide de tamaño medio. Esto parece estar lo suficientemente lejos del Sol como para que probablemente podamos diseñar sistemas que funcionen sin dedicar una cantidad excesiva de esfuerzo al enfriamiento y la protección contra la radiación. Para la masa, podemos desmontar Mercurio (que es ~ 300,000 eT) y nos sobra mucho más (que puede destinarse a producir una gran cantidad de robots, hábitats y cualquier otra infraestructura que queramos/necesitamos mientras tanto).

En cuanto a la energía, parece factible desmontar Mercurio incluso si asumimos un lanzamiento y una eficiencia de construcción bastante deprimentes. El requerimiento de energía para sacar un kilogramo de la superficie de Mercurio, dada la velocidad de escape de 4,24 km/s, es de unos 18 MJ. Suponiendo que se está extendiendo a 0,78 g/m^2, el tiempo de recuperación de la energía (una vez que lo haya convertido en un colector solar) es solo un poco más de un segundo. También tenga en cuenta que a medida que extraemos más materia de Mercurio, el requisito de energía de lanzamiento disminuye y la energía de enlace gravitacional total es de 1,8 × 10 ^ 30 J (una cantidad que podría recolectarse en cuestión de horas si tuviéramos un DS completo).

La forma de película delgada de la burbuja de Dyson podría necesitar una tecnología más avanzada de la que podemos obtener de inmediato; esas placas frágiles y livianas pueden ser difíciles de controlar, etc. Así que existe la idea de que tal vez querríamos usar superficies de recolección más gruesas para empezar. También podría haber una gran cantidad de equipos robóticos involucrados en su fabricación, que podríamos dejar en una órbita más tradicional en lugar de distribuirlo por todo el sol. Así que tal vez necesitemos comenzar con 10 g/m^2 más o menos, configurar un "anillo" de Dyson ligeramente desplazado (con un ángulo de reflexión utilizado para modificar ligeramente la órbita de cada componente para que podamos extenderlos y asegurarnos de que nunca bloqueen el luz de la tierra). En ese caso, el costo de lanzamiento de 18 MJ da como resultado 100 m ^ 2 de superficie de recolección, que tarda más de 20 segundos en amortizarse. No es realmente un gran problema aún así. En realidad,

La siguiente fase en mi mente, después de algunos meses o décadas de desensamblar Mercurio, o en medio de ese proceso, termina siendo el desarrollo de un anillo similar a Saturno que consiste en la masa de Mercurio convertida principalmente en asteroides, una línea delgada como una navaja vista desde la tierra, con los principales sistemas colectores de energía solar que se extienden de norte a sur a lo largo del ecuador del sol (permaneciendo fuera de la línea de visión de los planetas), lo suficientemente lejos como para aprovechar el 1-10% de la energía solar total. Esta energía recolectada se transmite a sitios dentro del anillo que están optimizados para la recepción.

El anillo (que considero un "cinturón de fabricación", que es 20 veces más masivo que el cinturón de asteroides y mucho más denso, pero todavía bastante difuso y poblado con una gran cantidad de robots que se replican a sí mismos) podría ser un lugar decente para vivir. . Los hábitats con personas en ellos se pueden configurar para protegerlos de la radiación con varios kilómetros de roca, con estructuras más pequeñas en el interior para la gravedad. Sin embargo, realmente la única razón por la que querríamos que haya gente aquí es en caso de que algunas tareas requieran telepresencia activa, para que podamos llegar a tiempos de respuesta de menos de un segundo. Si demasiadas tareas necesitan supervisión humana durante demasiado tiempo, el proyecto eventualmente se topa con un cuello de botella hasta que podamos reproducir nuestra salida del problema o automatizarlas mejor.

Finalmente, en algún momento, el cinturón de fabricación comienza a producir una gran cantidad de paneles livianos reforzados con grafeno que pueden flotar sobre las áreas polares. En este punto, podemos cubrir todo el sol con bastante rapidez.

Creando un caparazón

Ahora que tenemos la energía de un sol entero para jugar, además de una cantidad obscena de sistemas de fabricación de alto rendimiento capaces de autorreplicarse, se trata de obtener suficientes materiales correctos en un caparazón.

Júpiter tiene mucha materia, pero como se ha señalado, en gran parte es hidrógeno. Es posible que tengamos que mover a Júpiter (o su atmósfera) fuera del camino para evitar tensiones gravitatorias en la esfera. Queda en duda si podemos transmutar los materiales de esa atmósfera en sólidos en un tiempo razonable. Una idea es que, si podemos juntar suficiente carbono, podríamos encapsular "ladrillos" de hidrógeno líquido y/o metálico altamente presurizado dentro de capas más pequeñas de diamante o grafeno, que pueden funcionar como bloques de construcción. También debería ser posible contener grandes reservas de H2 presurizado dentro de una serie de cuerpos rocosos más pequeños que se mantienen unidos en formas esféricas principalmente por su propia gravedad (globos de gravedad).

En cualquier caso, si nos atenemos a los planetas interiores, podemos construir un caparazón de unos pocos centímetros de grosor (42 g/m^2). Este caparazón podría mantenerse en su lugar utilizando chorros de iones, balas cinéticas, etc., temporalmente, pero no es lo suficientemente grueso como para resistir su propio peso como un caparazón si asumimos que está hecho de materiales estándar. Por suerte, sostenerse contra su propio peso en realidad no será necesario. En su lugar, podemos crear un sistema de mecanismos de alivio de tensión que utilicen varias formas de energía para mantenerlo en forma.

Mecanismos de alivio de tensión

Un mecanismo simple a considerar es el cinético. Se podría montar una serie de "pistas" a lo largo de la esfera, sobre las cuales se mueven muy rápidamente trozos de materia (acero, por ejemplo) a alta velocidad. El Ringworld de Niven en realidad gira lo suficientemente rápido como para invertir la ecuación y producir una g hacia afuera, sin embargo, solo necesitamos una pequeña fracción de eso. Podría imaginarse un conjunto de anillos gigantes que ejercen presión hacia afuera girando a una velocidad orbital superior a la natural. Sin embargo, debería ser igualmente posible utilizar estructuras mucho más pequeñas en su lugar.

La fuerza lateral total necesaria para asegurarse de que la estructura no se derrumbe no es tanta por metro cuadrado, el problema es que debe ser suficiente para contrarrestar la presión de la gravedad sobre cada área local (que es leve). Una forma posible de hacer esto sería establecer una serie de bucles circulares, de aproximadamente 1 km de circunferencia, e inducir un impulso suficiente para producir algunos ge en los pesos contenidos en el interior (que podrían ser circulares). Impartirían una presión constante a la pista, a través de la levitación magnética.

Otro mecanismo a considerar es el óptico/electromagnético. Al igual que con los colectores solares, 0,78 g/m da la relación entre la intensidad solar normal y la influencia gravitacional del sol. Ir a un promedio de 42 kilogramos es 5000 veces más. Pero siempre que la presión de la luz se use solo para la presión y no para alterar la velocidad, no se agota, por lo que se pueden usar reflejos múltiples.

No necesariamente queremos tratar de reflejar demasiada luz directamente desde el área habitable, pero podríamos imaginar un conjunto de plataformas que comprenden el 0,1% del área de la superficie interior que reflejan la luz del sol alrededor de 5 millones de veces antes de agotarla. A 1 AU, son 5 gigavatios. Un poco demasiado, pero tal vez valga la pena considerarlo con un reflector muy eficiente.

Una mejor manera de hacerlo podría ser cubrir toda la superficie con estructuras de alivio de tensión que reflejen la luz lateralmente, en lugar de dispararla a través de la esfera. Por ejemplo, cada kilómetro más o menos, podría haber una serie de aletas livianas que sobresalgan del exterior, diseñadas para reflejar la luz de un lado a otro y transmitir la presión a la estructura. La luz podría alimentarse lentamente desde un láser y permitir que escape después de muchos reflejos. Las aletas pueden ser mucho más grandes que el área que protegen, por ejemplo, 10 km de largo para 1 km de separación. Eso reduce la densidad de radiación que manejan a un 10% o 500 veces la del sol para nuestro modelo de 42 kg. La masa de tales aletas podría ser mucho menor que la del caparazón, ya que serían muy delgadas.

Hay otro mecanismo de radiación a considerar similar al anterior, pero encaja con un mecanismo de enfriamiento, así que vea a continuación.

Una última fuente de alivio de tensión a considerar serían los imanes. Estos pueden ser materiales diamagnéticos intercalados entre imanes permanentes o imanes permanentes orientados para repelerse entre sí. Esto tiene la virtud de la simplicidad, y realmente no puedo pensar en un inconveniente.

Mecanismos de enfriamiento

Si decidimos construir a 1.0 AU, hará demasiado calor si no podemos enfriar rápidamente el exterior de la carcasa. La física implica que no hay forma de enfriar más rápido en el vacío, que no sea aumentar el área de superficie efectiva. Una forma de hacer esto sin aumentar el tamaño de la esfera es tender una cuerda larga hecha de nanofibra de carbono, o algo que tenga una alta conductividad térmica por unidad de masa, cada tantos kilómetros. Lo que termina sucediendo es que cada atadura irradia calor en forma de infrarrojos a lo largo del camino y luego reabsorbe el mismo calor de las ataduras vecinas. Esto ejerce una presión ligera considerable sobre las ataduras, lo que hace que "caigan" en la dirección opuesta a la gravedad del sol, como un globo.

Por lo tanto, puede atar cables livianos de varias maneras, tal vez múltiples AU. Realmente no hay mucho límite, ya que la presión de la luz del infrarrojo es mayor que la gravedad solar, y la propia gravedad de la atadura no es muy sustancial. Si la presión se vuelve más fuerte que la resistencia a la tracción de las ataduras, la atadura se puede hacer más gruesa o la masa se puede distribuir a lo largo de ella.

Otra forma de lidiar con la energía térmica es transferirla a la materia, mover la materia a un punto distante y luego volver a moverla. El hidrógeno tiene una buena densidad de calor específico, por lo que podríamos imaginar un sistema de globos llenos de hidrógeno que se aventuran al sistema solar exterior para irradiar, luego regresan después de alcanzar temperaturas criogénicas y se reinflan/recalientan al contacto.

Efectos del tamaño

El OP sugiere que 1,7 AU no recibirían suficiente luz para la agricultura. Dudo que eso sea un problema. Primero, la vida vegetal podría adaptarse para necesitar un poco menos de luz. Muchas especies de plantas sobrevivirían bien (si crecieran más lentamente) bajo 1/2 a 1/4 de luz. En segundo lugar, podríamos establecer una burbuja de telaraña que refleje la luz la mitad del tiempo y transmita la otra mitad, para producir un ciclo día/noche con el doble de luz durante el día. En tercer lugar, podemos usar la fluorescencia para convertir más radiación en espectro visible. Finalmente, tenga en cuenta que una gran cantidad de luz del espectro visible sería reflejada naturalmente por la parte de la esfera al otro lado del sol. Entonces, considerando todas las cosas, una esfera mucho más grande debería ser más razonable que una AU de 1.0.

El problema de la gravedad

Este es el mayor problema con toda la idea. Resolverlo con una centrífuga no es elegante, ya que de esa manera no puedes usar el interior de la esfera como una masa de tierra. Pasar a una enana blanca tiene el problema de no ser el problema que estamos tratando de resolver. Además, la gravedad tal como la conocemos simplemente no funciona para el interior de una esfera. Por lo tanto, necesitamos una solución más "clarketech" para asegurarnos de que las personas caigan al suelo y mantengan una atmósfera respirable.

Afortunadamente, se ha pensado en una idea que funciona para este propósito y que no rompe ninguna ley conocida de la física: la niebla de utilidad .

Utility fog es un sistema de robots a microescala, que se conectan entre sí mediante una configuración de armadura de octeto, con brazos extensibles y pinzas, todo demasiado pequeño para ver. Con una programación cuidadosa, puede usarlos para simular líquidos, gases, sólidos y cosas aún más extrañas, es decir, gas a través del cual puede volar, líquido que puede respirar. Lo que nos interesa es algo así como el efecto de flotabilidad del agua, pero hecho para correr en reversa, así que en lugar de flotar, te empuja "hacia abajo".

Ahora, ese efecto por sí solo podría no ser suficiente para engañar a tu cuerpo. Pero el interior de sus huesos e incluso la matriz entre sus células se pueden enhebrar con foglets adecuadamente programados o sistemas micro/nano comparables. Por lo tanto, los efectos podrían estar muy cerca de la gravedad natural hasta donde la biología puede decir, incluida la prevención del debilitamiento de los músculos y los huesos y el mantenimiento del apetito normal. Como beneficio adicional, tales foglets podrían programarse para "apagar" la gravedad cada vez que decida hacerlo.

La niebla utilitaria es un buen escenario para historias sobre "magia", ya que es bastante flexible. Pero si lo usas de esta manera, recuerda que tiene limitaciones: por ejemplo, puedes desintegrarlo con calor y tiene una fuerza finita. (Se prefiere el óxido de aluminio sobre el carbono, ya que no queremos que sea inflamable. Sin embargo, todavía obedece a la física que dice que las cosas muy pequeñas se pueden calentar muy rápidamente).

Otra idea para la pseudogravitación sería imbuir toda la vida con partículas magnéticas (hematita, por ejemplo, o tal vez algún nanocristal de tierras raras que funcione mejor) y usar una esfera magnetizada. Dado que estamos considerando mecanismos de alivio de tensión magnética de todos modos, podría tener sentido. Tal vez ambos sistemas podrían ser utilizados por diferentes facciones en la misma esfera: la gente del imán podría ser aquella que evolucionó en un área donde se rompieron las nieblas de servicios públicos, o algo así.

El mecanismo de alivio de tensión cinética anterior podría adaptarse para convertirse en una serie de hábitats de estilo anillo (en realidad, podría eliminar el caparazón y convertirlo en un conjunto de anillos unidos, cada uno de los cuales contiene un hábitat giratorio acoplado magnéticamente que equilibra la fuerza gravitacional). presión). Esto le daría mucho menos área de superficie para jugar, pero algunos autores podrían encontrarlo más plausible o interesante que los nanobots programables.

Tasa de avance científico

El tipo de nanotecnología avanzada (nanorobótica) que se necesita para producir foglets utilitarios, bueno, todavía no está aquí. Tal vez necesitemos cientos de años para abrirnos paso utilizando el conjunto actual de laboratorios e instrumentos científicos.

Sin embargo, si tuviéramos trillones de laboratorios de física trabajando en paralelo, trillones de computadoras procesando las matemáticas necesarias, y así sucesivamente, se vuelve más difícil descartar avances rápidos. También podríamos realizar nuevos tipos de experimentos con materiales más duros, condiciones de mayor presión, materia exótica, etc. Así que la suposición de que no haríamos varios avances dentro de los años del primer DS es muy conservadora.

No obstante, principalmente, solo necesitamos aplicar inteligentemente lo que ya sabemos. Para los problemas mencionados aquí, por lo que puedo ver, no necesita nueva ciencia para solucionarlos.

Conclusión

Hay mucho potencial para la historia en la idea del Hábitat Solar Dyson Shell, y al menos puede caer bajo los auspicios de la ciencia ficción dura, aunque los hábitats más pequeños tienen más probabilidades reales de suceder. Los requisitos previos son concebibles, y no tan lejanos en el futuro como generalmente se supone: se trata principalmente de tener una infraestructura industrial autorreplicante, debidamente organizada, que haga uso de los recursos basados ​​en el espacio. Pero también se necesita algo de creatividad y comprensión de los obstáculos.

Hay dos suposiciones que haces que condenan la habitabilidad de la esfera Dyson. No son intrínsecamente incorrectos, pero no creo que tengan mucho sentido si tal cosa fuera a construirse.

Tus suposiciones son:

1. Toda la energía capturada será utilizada dentro de la esfera.
2. La superficie exterior de la esfera será perfectamente lisa.

Energía usada

Una de las principales razones para construir una esfera Dyson para recolectar toda la producción de una estrella es porque tienes muchas cosas que hacer con la energía. Si, por ejemplo, estuviéramos generando antimateria para alimentar nuestras naves estelares interestelares, entonces esa es una gran cantidad de energía que estamos recolectando y usando fuera de la esfera. Si mantenemos nuestra eficiencia actual para hacer antimateria, vamos a necesitar mucha energía para hacer cantidades utilizables. Para viajes regulares a otras estrellas, una esfera Dyson será una excelente fuente de energía extra.

La superficie

El área de superficie adicional con el mismo radio es fácil de lograr. Basta con mirar las pelotas de golf. Los hoyuelos en las pelotas de golf agregan alrededor del 35% al ​​área de la superficie de la esfera. Esa es una estructura macro simple para agregar, si además agrega características microscópicas, puede aumentar fácilmente el área de superficie requerida para irradiar toda la energía adicional de la esfera Dyson. La evidencia de un mayor enfriamiento emisivo por macrocaracterísticas está aquí y microcaracterísticas incrementadas aquí para cuerpos negros no ideales.

El aumento del área de superficie a través de la textura para una esfera de cuerpo negro ideal probablemente no aumentará su poder de radiación. Se aplica la ley de Stefan-Boltzmann, pero no cambiará la cantidad de energía radiada (más detalles disponibles aquí ). La solución entonces es una liberación de energía más activa, en lugar de la completamente pasiva descrita.

Los argumentos contra el uso de un diseño Dyson Sphere son muchos:

• Gravedad cero. A menos que tenga un generador de campo de gravedad, tendrá serios problemas al usar la esfera para cualquier cosa productiva, excepto para recolectar la energía emitida por la estrella. No puedes aliviar esto girando la esfera. Eso podría hacer que ciertas secciones fueran habitables, pero otras se volverían mucho peores.

• Debido a la gravedad cero, no hay atmósfera, ni suelo, ni agua, etc., etc. Podemos suponer que, debido a que han construido una esfera Dyson, han aliviado muchos de estos problemas, pero simplemente no es así. Parece muy eficiente tener que depender de la creación artificial de todo lo que necesitas.

• Requisitos de masa. Podemos suponer que los requisitos de masa para una Esfera Dyson son altos. Dependiendo de los parámetros requeridos (resistencia a la tracción muy alta si está intentando girarlo hasta casi nada si no lo está). Necesitaría devorar todos y cada uno de los objetos desde los planetas interiores hasta la nube de Oort para asegurarse de que nada. perfora un agujero en su nuevo juguete. E incluso entonces, no estoy seguro de que sea suficiente masa para crearlo; incluso si tuviera una tasa de conversión eficiente cercana al 100%.

Pero ¿qué pasa con esto? Supongamos, por un momento, que realmente no queremos una Esfera Dyson, solo queremos recolectar la mayor cantidad de energía posible. Podríamos mantener abierta una franja de la Esfera de Dyson en la marca de 1 AU y en el plano de la eclíptica. En esa franja, podríamos construir y orbitar pequeños anillos HALO giratorios. Estos anillos son redundantes, llenaríamos la órbita con ellos, tal vez los pondríamos en órbitas troyanas, para que no sean propensos a deambular. A continuación, llenamos la órbita de 1 UA por encima y por debajo de la eclíptica con un material fino como una telaraña que recogió casi el 100 % de la radiación de la estrella y la transmitió a las estaciones colectoras del interior. Estos... Hemisferios Dyson no se están viviendo, por lo que no hay necesidad de preocuparse por la gravedad o lo que sea y, al mismo tiempo, estamos capturando una gran parte de la producción de estrellas como energía.

nuestra población? Están en los anillos giratorios. Mucho espacio y podemos hacer más a medida que ganamos más masa.

Si algo entra en nuestro sistema solar, podemos freírlo con los láseres exo-joule que podemos alimentar con nuestros hemisferios Dyson. Coloque un láser en cada 'polo' de los hemisferios y tendrá cobertura más que suficiente para proteger con seguridad su sistema estelar en el futuro previsible.

Sólo mi compañero de cobre 2.

Esta respuesta proporciona una alternativa a la que propones.

Como alternativa a una esfera de Dyson alrededor de una estrella de secuencia principal, los científicos turcos argumentan que tiene más sentido construir una esfera de Dyson alrededor de una estrella enana blanca .

Estadísticas
La Esfera:

• diámetro - sobre$1 \times 10^6 km$
• gravedad superficial - sobre$1 g$
• masa de esfera$10 m$grueso ~$6 \times 10^{24} kg$(aproximadamente la masa de la Tierra)
• la luminosidad estelar a esta distancia es aproximadamente normal terrestre
• temperatura: el tamaño de la esfera se adapta a la White Dwarf para producir la gravedad y la temperatura correctas, por lo que es habitable
• área habitable ~ área de la Tierra$\times 10^{5}$

Seguridad
Una esfera alrededor de una enana blanca es mucho más segura que alrededor de una estrella de la Secuencia Principal ya que no necesita preocuparse por el próximo escenario gigante que engullirá su construcción.

Inestabilidad
La esfera todavía sufre de inestabilidad gravitatoria dinámica. Asumo que una civilización capaz de construir tal cosa es capaz tanto de resolver esto como de solucionar el problema.

Motor
Si dejas un agujero en la esfera, ahora tienes un motor para empujar tu construcción también (usando radiación y viento solar). Necesitará algún tipo de fuerza restauradora (¿electromagnética? ¿gravedad?) que mantenga la estrella y la esfera cocéntricas. La aceleración de este motor sería absolutamente minúscula.

Área de Vivienda
Todo el mundo viviría en el exterior de la esfera bajo cielos abiertos. La atmósfera permanecería unida gravitacionalmente a la esfera por sí sola sin medidas extraordinarias. Si corta el agujero para la propulsión, necesitaría bordearlo con montañas de 1000 millas de altura (o equivalente) para evitar que la atmósfera caiga en el agujero.

Iluminación
Ilumine el lugar incluyendo rebanadas transparentes en la esfera y montando espejos muy por encima de las rebanadas para reflejar la luz hacia la superficie.

Energía La
energía se puede generar por muchos métodos. La más directa de ellas sería revestir el interior de la esfera con células fotovoltaicas de alta eficiencia.

Alternativamente, aproveche el gradiente de temperatura a través de la cubierta de la esfera (superficie interna a intercambiadores de calor externos) para impulsar la generación de energía indirecta (por ejemplo, una turbina) o directa.

Probablemente necesitará intercambiadores de calor para obtener la máxima eficiencia energética de su equipo. Sin embargo, es posible que pueda utilizar dispositivos pasivos como tubos de calor.

Para agregar un tercer punto a lo que dijo @Samuel:

¿Por qué vivimos en la superficie?

¿Por qué estarías viviendo en la superficie interna de la esfera de todos modos? Después de todo, la superficie interna es donde está recolectando la energía: las viviendas se interpondrían en el camino. Las viviendas tendrían mucho más sentido si estuvieran en el ring.

¿Cuántas personas estás acomodando de todos modos?

El área de la superficie de la tierra es de 510,1 millones de km ^ 2 y actualmente alberga a 7 mil millones de humanos más todos los demás seres vivos que existen actualmente (que sepamos). La superficie interior de tu esfera es 5,3x10^8 veces más grande que esto. Esto, por supuesto, hace que mi primer punto sea irrelevante en gran medida, incluso si reserva un área 10 veces el tamaño de la tierra en la parte habitable del anillo de la esfera como un "Parque Esférico" (el Parque Nacional es inapropiado en el contexto) esto sería un problema. toda diferencia a la capacidad de recolección de energía de la esfera.

No soy un gran fanático de las esferas y no tengo una solución para el problema de la gravedad, pero daré una respuesta falsa para señalar algunos puntos sobre los problemas de energía que son demasiado largos para ser comentarios.

Temperatura de la capa exterior

Puede ser lo que quieras dentro de los límites superior e inferior establecidos por la ingeniería y la energía total de la estrella. Hay muchas más variables de las que suponen los modelos triviales, ya que la estructura de la esfera es, en realidad, más compleja. No hay una conexión uno a uno con la temperatura de la capa interna. Puede usar aislamiento para hacer que la capa exterior sea más fría que la capa interior. Puede usar bombas de calor alimentadas por energía fotoeléctrica para calentarlo más. O, de manera más robusta, simplemente conéctelo a las áreas calientes de la carcasa interna.

La capa interna no es isotérmica

Sí, dije áreas calientes, no hay ninguna razón por la cual las áreas de la capa interna deban tener todas la misma temperatura. Puede dar a diferentes áreas diferente albedo. O simplemente vincule diferentes áreas en la superficie interior con áreas de tamaño variable en la superficie exterior. Si las áreas A y B en la superficie interna tienen la misma área, pero la carcasa exterior a la que está conectado el radiador A tiene diez veces el área del radiador B, A estará más frío. La esfera no está, no puede estar hecha de masa homogénea, tiene estructura.

El radio no es gran cosa

Dado que las temperaturas de la capa interna y externa no están directamente relacionadas, puede usar aislamiento para hacer que la esfera sea habitable a una distancia más alta de lo habitual o enfriamiento para que sea habitable más cerca. Por lo tanto, no necesita preocuparse por cuál sería la insolación o la habitabilidad de un planeta en ese radio. Por ejemplo, si la esfera es más grande, puede reemplazar partes de la superficie interior con espejos que reflejen la luz en las partes habitadas. Si es más pequeño, puede dar a las partes habitadas un mayor albedo, de modo que la radiación se refleje en las partes deshabitadas.

La esfera de Dyson NO es un hábitat

No existe una forma conocida de llevar una gravedad cómoda a la superficie interior (o exterior). Tampoco debería haber. una esfera Dyson no es un hábitat, es un colector de energía. Debes construir tus hábitats de gravedad giratoria por separado y solo usar la energía recolectada por la esfera para alimentarlos. O simplemente usa planetas. La tecnología necesaria para una esfera Dyson debería permitir la construcción de planetas. Y la masa necesaria permitiría construir muchos de ellos. El hecho de que tener seis planetas en la misma órbita no sea estable, no significa que no puedas hacerlo así. Sería más fácil que construir una esfera Dyson. Y hacer que los planetas sean habitables sería mucho más fácil.

Como dije al principio, esto no fue realmente un intento de dar una respuesta. Solo algunos comentarios demasiado largos para encajar en los comentarios reales. No debe esperar que nada de lo que dije sea cierto o exacto. Sólo un poco de alimento para el pensamiento.

Suponiendo que no haya unobtainium , no puede girar una esfera Dyson, por la misma razón que Ringworld no funciona sin su unobtainium particular, por lo que una banda de hábitat ecuatorial de 1 g no es un comienzo. Las alternativas son:

• Construya dos capas, una de las cuales es transparente y contiene gas y personas, para evitar que floten hacia el sol.
• Soportar condiciones de gravedad cero y hacinamiento similares a las de la ISS que vive en la pared esférica entre la estructura de captura de energía y la superficie radiante externa.
• Acepte que si bien esta cosa es enorme, solo es realmente buena para capturar energía y construir hábitats más agradables que usen esa energía y sus productos en otros lugares.

Si hay unobtainium entonces, suponiendo que el objeto se haya construido principalmente como un vasto hábitat, los generadores de gravedad le brindan una gravedad superficial uniforme, una atmósfera normal y un uso para la mayor parte de la energía que la esfera está recolectando.

Cuando se trata de calor, tendrá que refrigerar, de una forma u otra, las áreas en las que desea vivir, y puede, hasta cierto punto, pero probablemente no pueda hacer que toda la superficie tenga una temperatura habitable sin mucho de agitar las manos a toda velocidad.

Por lo tanto, puede crear espacios habitables en / sobre una esfera Dyson de escala solar de 1AU, pero no va a ser toda la cara interior sin mencionar muchos hechos inconvenientes y casi seguro que no es el ideal bucólico que a menudo se representa incluso entonces.