Mașinile stelare sunt o clasă de megastructuri ipotetice care folosesc radiația unei stele pentru a produce energie utilizabilă . Unele dintre soiurile lor folosesc energia pentru a crea tracțiune și pentru a accelera stelei și sistemul său planetar într-o direcție dată. Construcția unui astfel de sistem va face posibilă clasificarea creatorilor săi ca o civilizație de al doilea tip conform scalei Kardashev .
Există trei tipuri de astfel de megastructuri.
Un exemplu simplu de mașină stelară este motorul Shkadov (numit după Leonid Mikhailovici Shkadov , care a propus primul proiectarea acesteia), sau mașina stelară de clasa A [1] . Un astfel de motor este o centrală electrică de o scară stelară, constând dintr-o oglindă uriașă - o velă solară de dimensiuni suficient de mari, a cărei presiune ușoară este echilibrată de atracția gravitațională a stelei. Deoarece presiunea de radiație a stelei va deveni în cele din urmă asimetrică (adică va fi radiată mai multă energie într-una dintre direcții), diferența de presiune creează forță, iar steaua începe să accelereze în direcția pânzei care plutește deasupra ei. O astfel de forță și accelerație ar fi extrem de mici, dar un astfel de sistem ar putea rămâne stabil timp de milenii. Sistemul planetar al stelei se va mișca cu steaua însăși.
Pentru o stea precum Soarele , cu o luminozitate de 3,85⋅10 26 W și o masă de 1,99⋅10 30 kg, forța totală produsă de reflectarea a jumătate din radiația solară ar fi de 1,28⋅10 18 Newtoni. Pe o perioadă de timp de 1 milion de ani, aceasta va da o schimbare a vitezei de 20 m/s și o distanță față de poziția inițială de 0,03 ani lumină. Într-un miliard de ani, viteza va fi de 20 km/s, iar distanța de la poziția inițială va fi de 34.000 de ani lumină, ceea ce reprezintă puțin mai mult de o treime din lățimea galaxiei Calea Lactee .
O mașină cu stea de clasa B este o sferă Dyson sau una dintre variantele acesteia, construită în jurul unei stele. Folosind diferența de temperatură dintre stea și mediul interstelar , vă permite să extrageți energie din sistem, eventual folosind fenomene termoelectrice . Spre deosebire de motorul Shkadov, un astfel de sistem nu este conceput pentru a genera forță. Conceptul de creier matrioșcă se bazează pe ideea unei mașini de clasa B în care energia este extrasă într-un scop specific: prelucrarea datelor.
Mașina stea din clasa C combină cele două clase anterioare, producând atât forța, cât și puterea.
O carcasă Dyson, a cărei suprafață interioară este parțial oglindă, ar fi un astfel de sistem (deși, ca o carcasă obișnuită, ar avea probleme de stabilitate). Sfera Dyson prin design este, de asemenea, un motor Shkadov dacă dispunerea componentelor statice este asimetrică; adăugarea capacităților de generare a energiei la componentele unui astfel de sistem este o sarcină trivială în comparație cu construirea acestuia.
Motor KaplanAstrofizicianul Matthew E. Caplan de la Universitatea din Illinois a propus un tip de motor stelar care folosește radiația focalizată a unei stele (folosind oglinzi statice de mașini de clasa A) pentru a încălzi regiunile de pe suprafața stelei și a crea fascicule de vânt solar care să le colecteze în stele. corpul unui motor asemănător unui motor Bassard , câmpuri electromagnetice. Motorul, folosind fuziunea nucleară , produce un flux de plasmă pentru a-și stabiliza poziția față de stea și un flux de oxigen radioactiv-14 pentru împingere. Folosind calcule elementare, presupunând eficiența maximă, Kaplan estimează că motorul va folosi 10 12 kg de material stelar pe secundă pentru a genera o accelerație maximă de 10 −9 m/s 2 , dând o viteză de 200 km/s în 5 milioane de ani și o distanta de 10 parsecs.timp de 1 milion de ani. Deși teoretic motorul ar putea funcționa timp de 100 de milioane de ani, având în vedere rata cu care se pierde masa Soarelui, Kaplan consideră că 10 milioane de ani este suficient pentru a preveni o coliziune a stelelor [2] . Conceptul a fost dezvoltat la cererea canalului de popularizare YouTube Kurzgesagt [ 3 ] .