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縱覽網丨戴森球:科幻中的能源奇跡,人類能否將其變為現實?

2025-06-10 14:35
來源:澎湃新聞·澎湃號·湃客
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戴森球在科幻文學作品中,是最震撼的宇宙奇觀之一,是《戴森球計劃》游戲中,令人屏息驚嘆的環太陽巨構,是卡爾達肖夫提出的文明等級理論中,一個種族步入二級文明后的重要里程碑式特征。可以說,自從物理學家弗里曼·戴森,提出戴森球概念以來,一個將太陽“圈禁”起來的環恒星太陽能收集站,就一直被視為能源問題的終極解決方案。那么,以人類目前所展現的技術發展路線,人類是否能夠在將來的某個時間點,通過建設一個宏大工程,將整個恒星的光輝,盡數捕獲?如果戴森球真的建成,又會對地球造成哪些影響?

目前戴森球派,主要有三個派別,分別是太陽派、地球派、以及類死星派。太陽派的目標是在主恒星外部,直接建設一個球形,或者多條環形太陽能發電站,用以收集恒星能量。太陽派認為這種效率最高,一個完全包裹太陽的戴森球,每年大概能獲得1.2×10的34次方焦耳的能量,是地球目前年能源消耗量的2萬億倍。即便退而求其次,建造僅收集1%太陽輻射的戴森云,也能獲得當今地球200億倍能源消耗量的能量。

而地球派則認為,太陽直徑高達139.3萬千米,而水星距離太陽5791萬千米,被直射地區,依然高達430度。包裹太陽的戴森球,僅僅是為了避免高溫磨損,可能就需要至少2億公里的直徑,工程量幾乎無法想象。所以,地球戴森球派認為,直接建造一個包裹地球的戴森球,或者戴森球環要更加容易實現。如果球形/環形太陽能收集站,建于地球靜止軌道,那么只需要大概82000千米的直徑。一個寬50千米的戴森環,每年也能收集5.35×10的23次方焦耳能量,足夠人類使用900年。

至于類死星派,則是受到了星球大戰的啟發,認為人類可以建造一個球形太空城,表面全部鋪設太陽能收集裝置。其工程量更小,而且收集的能源,可以直接用作太空城的供能,減少了太陽能的損耗,還讓人類可以大規模居住在太空。一個直徑200千米的球形太空城,部署在宜居帶前緣的金星軌道,每年可以收集4倍于地球的能源消耗。如果這個球形太空城可以在較遠的距離圍繞著金星旋轉,還可以成為人類改造地外行星的前沿基地。其消耗的資源不僅最低,對太空環境的影響也最小。事實上,根據德國科學家的最新研究,任何包裹太陽的戴森球結構,幾乎都是不可行的。

其建造難度不僅體現在工程方面,其環境影響才是最大限制。經過科學家計算,即便環太陽的戴森球結構,延伸到地球軌道附近,戴森球表面也需要承擔140度的高溫,很難保持長期運作。而如果整個結構建設在2個天文單位外,以規避太陽光直射影響。那么,被包裹在戴森結構內的地球,短期內則會至少升溫3度,地球上的許多地方,將因此變得不適合生存。而任何建造在地球軌道,足以造成大規模陰影的結構,其造成的生態問題,同樣是災難性的,全球變冷的影響,可能比全球變暖更加惡劣。所以,如果想收集太陽能。最靠譜的方案還是地面無人區建設太陽能回收基地,然后再額外建造獨立于地球的球形太空城,在太空開拓星際土地的同時,合理利用太陽能。

關于環太陽的戴森球,還有一個問題沒有講。那就是把太陽包裹住,確實能獲得驚人的能源,但是偏遠地球的行星怎么辦?將來,人類遲早要登上火星,駐扎小行星帶采礦,在木星和土星的衛星上,建立前沿基地。甚至未來還要探索更邊緣的氣態行星和柯伊伯帶。而無論是什么結構的戴森球,都難免會對太陽光造成遮蔽。如果遮蔽面積過大,影響偏遠行星光照還是小事,對偏遠行星的地質結構造成不可逆的影響,就追悔莫及了。所以說,環繞著太陽的戴森球,工程上建設有難度,環境破壞也很大。但是,如果是在系外恒星,特別是小行星資源豐富的系外恒星,建設圍繞著恒星的戴森球結構,并非沒有可能。以太陽系為例,火星和木星之間小行星帶的資源,就足以支撐太陽戴森環的建造。因此,假如將來人類能夠抵達4光年外的恒星比鄰星,建造宏偉壯觀的恒星級戴森環,也許并非只是停留在科幻作品中的幻想。

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