Вдохновленный романом Олафа Стэплдона Star Maker[37] 1937 года, где описывались кольца искусственных миров, обращающихся вокруг родительской звезды, Дайсон опубликовал в 1960 году то, что стало потом называться «сферой Дайсона». Его идея заключалась в том, чтобы превратить Юпитер в биосферу, окружающую Солнце вроде ореховой скорлупы, где наши потомки смогут наслаждаться в 100 миллиардов раз бóльшим количеством биомассы и в триллион раз бóльшим количеством энергии, чем есть в нашем распоряжении сейчас. Он утверждал, что это естественный следующий шаг: «Следует ожидать, что по прошествии нескольких тысяч лет с момента своего вхождения в фазу индустриального развития любой биологический вид окажется помещенным в искусственную биосферу, которая полностью окружает его родительскую звезду». Если вы живете на внутренней стороне сферы Дайсона, у вас не бывает ночи: вы всегда видите Солнце прямо над головой, а солнечный свет — льющимся со всех сторон, так как его отражает вся поверхность сферы: точно так же сейчас вы можете видеть солнечный свет, отраженный поверхностью Луны. Если вам захочется посмотреть на звезды, надо будет просто «подняться» и выйти на внешнюю сторону сферы Дайсона.

Низкотехнологичный способ создания частичной сферы Дайсона заключается просто в том, чтобы разместить кольцо обитаемых секций на круговой околосолнечной орбите. Чтобы окружить Солнце полностью, надо будет построить много колец, расположенных и в разных плоскостях, и на немного различающихся расстояниях от Солнца, — избегая столкновений между ними. Чтобы уклониться от неприятностей, связанных с невозможностью сцепить эти быстро движущиеся по отношению друг к другу кольца, что сильно затрудняет перемещения и коммуникацию между ними, можно вместо этого построить монолитную стационарную сферу Дайсона, где направленная внутрь сила притяжения со стороны Солнца будет уравновешиваться исходящим от него световым давлением — эту идею впервые высказали Роберт Л. Форвард и Колин Мак-Иннес. Такую сферу можно строить постепенно, добавляя все новые и новые стационарные спутники, статиты, уравновешивающие солнечное гравитационное поле за счет давления света, а не центробежной силы, как обычно. Обе эти силы убывают обратно пропорционально квадрату расстояния от Солнца, и это означает, что если равновесие достижимо на одном расстоянии, то оно будет достигнуто и на любом другом, а это позволит расположить сферу практически где угодно. Статиты должны быть исключительно легкими — с удельным весом, не превышающим 0,77 граммов на квадратный метр, что примерно в 100 раз легче бумаги, но в этом нет ничего диковинного. Например, лист графена (моноатомарный слой углерода в гексагональной упаковке — вроде проволочного забора для кур) весит в тысячу раз меньше. Если сфера Дайсона строится в основном для того, чтобы отражать солнечный свет, а не поглощать его, то суммарная интенсивность его внутри феноменально повысится, раздувая сферу изнутри и увеличивая массу, которую она сможет выдерживать. Есть много звезд, светимость которых в тысячи и даже миллионы раз превышает солнечную, и они будут выдерживать соответственно бóльшие массы на стационарной сфере Дайсона.

Если намного более тяжелая твердая сфера Дайсона нужна здесь, в Солнечной системе, то, чтобы выдерживать силу притяжения Солнца, понадобятся ультрапрочные материалы, способные не плавиться и не изгибаться при нагрузках в тысячи раз бóльших, чем в фундаменте небоскребов. Чтобы выдержать долгосрочное использование, сфера Дайсона должна быть динамической и интеллектуальной, всегда готовой точно подстроить свое положение и форму в ответ на разные возмущения или открыть нужный пролет, пропуская коварный астероид или комету, угрожающие что-нибудь разрушить. Для борьбы с такими нежелательными гостями можно также использовать системы типа «обнаружить и отклонить» — отклонив, их можно будет разрушить, а затем применить составляющее их вещество с бóльшей пользой.

Для нынешнего человечества жизнь на сфере Дайсона или внутри нее была бы в лучшем случае непривычной, а в худшем — невозможной, но это не должно удерживать будущие биологические или небиологические формы жизни от стремления к этому. При вращении на орбите гравитации практически не будет, и если вы захотите прогуляться по стационарному ее варианту, не сваливаясь, вы сможете сделать это только на внешней поверхности противоположной Солнцу, и сила притяжения там будет в десять тысяч раз слабее той, к которой вы привыкли. У вас не будет никакого магнитного поля (если только вы не создадите его сами), которое защищало бы вас от опасных частиц, летящих от Солнца. Но есть и хорошие новости: на сфере Дайсона, расположенной на нынешней земной орбите, у нас будет в 500 миллионов раз больше места, чем сейчас.

Рис. 6.1

Пара вращающихся в противоположных направлениях цилиндров О’Нила обеспечивает людям комфортное обитание с силой гравитации как на Земле. Надо только держать плоскости вращения ориентированными строго на Солнце. Искусственная гравитация создается во вращающихся цилиндрах центробежной силой, а поворачивающиеся зеркала направляют солнечные лучи так, чтобы день и ночь чередовались по обычному 24-часовому циклу. Малые цилиндры в кольцах предназначены для сельского хозяйства. Изображение предоставлено Риком Гвидиче (NASA).

Если мы хотим иметь более привычные и похожие на земные места обитания, то нам есть на что надеяться: построить их значительно легче, чем сферу Дайсона. Например, на рис. 6.1, 6.2 показан проект цилиндрических станций, спроектированных американским физиком Герардом О’Нилом, на которых будет искусственное гравитационное поле, защита от космических лучей, 24-часовой световой цикл, искусственная земная атмосфера и земная экосистема. Такие станции могут свободно вращаться на орбите внутри сферы Дайсона, или их модифицированные варианты могут быть прикреплены к ней снаружи.

Рис. 6.2

Табл. 6.1.

Эффективность превращения вещества в энергию в сопоставлении с теоретическим пределом в E = mc2. Как объясняется в основном тексте, получение 90 % всей энергии возможно при испарении черной дыры, но это слишком медленный процесс, чтобы был шанс воспользоваться им на практике, а любое ускорение его ведет к существенному снижению эффективности.

Строительство более совершенных электростанций

Хотя сферы Дайсона по современным стандартам высокопроизводительны в энергетическом отношении, они ни в чем не выходят за пределы, определенные законами физики. Эйнштейн учил нас, что если мы можем превратить массу в энергию со 100-процентной эффективностью[38], то имеющаяся масса m на входе даст нам на выходе энергию Е, количество которой будет определяться формулой: