Levantamiento de estrellas
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El levantamiento de estrellas es cualquiera de varios procesos hipotéticos mediante los cuales una civilización suficientemente avanzada (específicamente, una de Kardashev-II o superior) podría eliminar una parte sustancial de la materia de una estrella que luego puede reutilizarse, mientras posiblemente optimiza la energía de la estrella. producción y vida útil al mismo tiempo. El término parece haber sido acuñado por David Criswell .
Las estrellas ya pierden un pequeño flujo de masa a través del viento solar , eyecciones de masa coronal y otros procesos naturales. En el transcurso de la vida de una estrella en la secuencia principal, esta pérdida suele ser insignificante en comparación con la masa total de la estrella; sólo al final de la vida de una estrella, cuando se convierte en una gigante roja o una supernova, se expulsa una gran proporción de material. Las técnicas de levantamiento de estrellas que se han propuesto operarían aumentando este flujo de plasma natural y manipulándolo con campos magnéticos .
Las estrellas tienen pozos de gravedad profundos , por lo que la energía requerida para tales operaciones es grande. Por ejemplo, levantar material solar desde la superficie del Sol hasta el infinito requiere 2,1 × 10 11 J / kg . Esta energía podría ser suministrada por la propia estrella, recogida por una esfera Dyson ; el uso del 10% de la potencia total del Sol permitiría levantar 5,9 × 10 21 kilogramos de materia por año (0,0000003% de la masa total del Sol), o el 8% de la masa de la luna de la Tierra .
Métodos para levantar material.
Flujo de salida impulsado por calor
El sistema más simple para el levantamiento de estrellas aumentaría la tasa de salida del viento solar calentando directamente pequeñas regiones de la atmósfera de la estrella, utilizando cualquiera de una serie de medios diferentes para entregar energía, como rayos de microondas , láseres o rayos de partículas , lo que sea que haya resultado ser. más eficiente para los ingenieros del sistema. Esto produciría una erupción grande y sostenida similar a una llamarada solar en la ubicación objetivo, alimentando el viento solar.
El flujo de salida resultante se recolectaría usando una corriente de anillo alrededor del ecuador de la estrella para generar un poderoso campo magnético toroidal con sus dipolos sobre los polos rotacionales de la estrella. Esto desviaría el viento solar de la estrella en un par de chorros alineados a lo largo de su eje de rotación que pasa a través de un par de boquillas de cohetes magnéticos . Las boquillas magnéticas convertirían parte de la energía térmica del plasma en velocidad hacia afuera, ayudando a enfriar el flujo de salida. La corriente de anillo necesaria para generar este campo magnético sería generada por un anillo de estaciones espaciales de acelerador de partículas. en órbita cercana alrededor del ecuador de la estrella. Estos aceleradores estarían físicamente separados entre sí, pero intercambiarían dos haces de iones con carga opuesta en dirección contraria con su vecino en cada lado, formando un circuito completo alrededor de la estrella.
"Huff-n-Puff"
David Criswell [1] propuso una modificación al sistema de chorro polar en el que el campo magnético podría usarse para aumentar la salida del viento solar directamente, sin requerir un calentamiento adicional de la superficie de la estrella. Lo apodó el método "Huff-n-Puff", inspirado en las amenazas del Lobo feroz en el cuento de hadas Tres cerditos .
En este sistema, el anillo de aceleradores de partículas no estaría en órbita, sino que dependería de la fuerza exterior del propio campo magnético como apoyo contra la gravedad de la estrella. Para inyectar energía en la atmósfera de la estrella, la corriente del anillo primero se apagaría temporalmente, lo que permitiría que las estaciones del acelerador de partículas comenzaran a caer libremente hacia la superficie de la estrella. Una vez que las estaciones hubieran desarrollado suficiente velocidad hacia adentro, la corriente de anillo se reactivaría y el campo magnético resultante se usaría para revertir la caída de las estaciones. Esto "exprimiría" la estrella, impulsando la atmósfera estelar a través de las toberas magnéticas polares. La corriente del anillo se apagaría de nuevo antes de que las estaciones del anillo alcanzaran suficiente velocidad hacia afuera para arrojarlas demasiado lejos de la estrella y de la estrella ''.Se permitiría que la gravedad los empujara hacia adentro para repetir el ciclo.
Un solo conjunto de estaciones de anillo daría como resultado un flujo muy intermitente. Es posible suavizar este flujo utilizando varios conjuntos de estaciones de anillo, con cada conjunto funcionando en una etapa diferente del ciclo Huff-n-Puff en cualquier momento dado, de modo que siempre haya un anillo "apretando". Esto también suavizaría los requisitos de energía del sistema con el tiempo.
Aceleración centrífuga
Una alternativa al método de Huff-n-Puff para utilizar el campo magnético toroidal para aumentar la salida del viento solar implica colocar las estaciones del anillo en una órbita polar en lugar de una ecuatorial. Las dos boquillas magnéticas se ubicarían entonces en el ecuador de la estrella. Para aumentar la tasa de flujo de salida a través de estos dos chorros ecuatoriales, el sistema de anillos rotaría alrededor de la estrella a una tasa significativamente más rápida que la rotación natural de la estrella. Esto haría que la atmósfera estelar arrastrada por el campo magnético se lanzara hacia afuera.
Este método adolece de una serie de complicaciones importantes en comparación con los demás. Girar el anillo de esta manera requeriría que las estaciones del anillo usaran un potente empuje de cohetes, lo que requeriría tanto sistemas de cohetes grandes como una gran cantidad de masa de reacción . Esta masa de reacción se puede "reciclar" dirigiendo los escapes de los cohetes para que impacten en la superficie de la estrella, pero recolectar masa de reacción fresca del flujo de salida de la estrella y entregarla a las estaciones del anillo en cantidad suficiente agrega aún más complejidad al sistema. Finalmente, los chorros resultantes saldrían en espiral desde el ecuador de la estrella en lugar de emerger directamente de los polos; esto podría complicar su recolección, así como la disposición de la esfera Dyson que alimenta el sistema.
Cosecha de masa levantada
El material extraído de una estrella emergerá en forma de chorros de plasma de cientos o miles de unidades astronómicas de largo, compuestos principalmente de hidrógeno y helio y altamente difusos según los estándares de ingeniería actuales. Los detalles de la extracción de materiales útiles de esta corriente y el almacenamiento de las grandes cantidades que resultarían no se han explorado ampliamente. Un posible enfoque es purificar elementos útiles de los chorros mediante espectrometría de masas a gran escala , enfriarlos mediante enfriamiento por láser y condensarlos en partículas de polvo para su recolección. Un método alternativo podría implicar el uso de solenoides grandes.para ralentizar los chorros y separar los componentes. La electricidad también se generaría a través de este sistema. Se podrían construir pequeños planetas gigantes de gas artificial a partir del exceso de hidrógeno y helio para almacenarlos para uso futuro. El exceso de gas también podría usarse para construir nuevos planetas similares a la Tierra con especificaciones personalizadas.
Cría estelar
La vida útil de una estrella está determinada por el tamaño de su suministro de "combustible" nuclear y la velocidad a la que consume ese combustible en reacciones de fusión en su núcleo. Las estrellas más grandes tienen un mayor suministro de combustible, pero el aumento de la presión del núcleo resultante de esa masa adicional aumenta aún más la velocidad de reacción; las estrellas grandes tienen una vida útil significativamente más corta que las pequeñas. Las teorías actuales de la dinámica estelar también sugieren que hay muy poca mezcla entre la mayor parte de la atmósfera de una estrella y el material de su núcleo, donde tiene lugar la fusión, por lo que la mayor parte del combustible de una estrella grande nunca se utilizará de forma natural. Pequeña enana rojaLas estrellas, que son naturalmente completamente convectivas, permiten que su núcleo de helio se mezcle con las capas externas de hidrógeno, lo que permite una vida útil estelar extremadamente larga del orden de billones de años.
A medida que la masa de una estrella se reduce por el levantamiento de estrellas, su velocidad de fusión nuclear disminuirá, lo que reducirá la cantidad de energía disponible para el proceso de levantamiento de estrellas, pero también reducirá la gravedad que debe superarse. Teóricamente, sería posible eliminar una porción arbitrariamente grande de la masa total de una estrella con el tiempo suficiente. De esta manera, una civilización podría controlar la velocidad a la que su estrella usa combustible, optimizando la producción de energía y la vida útil de la estrella según sus necesidades. El hidrógeno y el helio extraídos en el proceso también podrían usarse como combustible para reactores de fusión. Alternativamente, el material podría ensamblarse en estrellas más pequeñas adicionales, para mejorar la eficiencia de su uso. Teóricamente, toda la energía de la materia extraída de una estrella podría recolectarse si se convierte en pequeños agujeros negros., a través del mecanismo de radiación de Hawking .
En ficción
- En la serie Stargate Universe , la nave antigua Destiny y las naves semilla enviadas 2.000 años antes de que Destiny sean alimentadas por plasma de las estrellas. La nave se desliza sobre la superficie de una estrella justo antes de sumergirse por debajo de la fotosfera de la estrella para recoger plasma utilizando sus colectores retráctiles.
- En la franquicia de Star Wars de Knights of the Old Republic , Star Forge es capaz de levantar estrellas. En cierto modo, Starkiller Base en la séptima estrella de la película canónica se eleva para alimentar su cañón láser destructor de planetas, aunque consume toda la estrella para hacerlo.
- La novela Star Trek: Voyager - The Murdered Sun presentó una raza reptil que usa el material de una estrella para sostener la apertura de un agujero de gusano . Sin embargo, la novela describió el proceso como acortando la vida útil de la estrella precipitadamente en lugar de extenderla.
- En The Night's Dawn Trilogy de Peter F. Hamilton , la especie alienígena Kiint creó un arco de planetas hechos a medida alrededor de su sol a partir de la masa extraída de su estrella.
- En el episodio 42 de Doctor Who, la tripulación de la nave espacial Pentallian usa una pala solar para extraer materia de una estrella y usarla como combustible para su nave.
- En la novela Palimpsesto de Charles Stross , Stasis utiliza el levantamiento de estrellas para reemplazar el núcleo del Sol con un agujero negro, produciendo una "necrostar" con una vida útil enormemente ampliada.
- En la novela The Time Ships de Stephen Baxter , los Morlocks crean una esfera Dyson dentro de la órbita de la Tierra utilizando materia extraída del Sol.
- En el cuento Las manzanas doradas del sol de Ray Bradbury , los humanos vuelan el cohete Copa de Oro hacia el Sol y sumergen una taza mecánica en él para capturar el calor de la estrella hacia la Tierra.
Referencias
- ^ Rejuvenecer el sol y evitar otras catástrofes globales , p. 167, en Google Books ISBN 978-0-387-68128-3
- La migración interestelar y la experiencia humana , editores Ben R. Finney y Eric M. Jones, University of California Press, ISBN 0-520-05898-4 , Capítulo 4: Industrialización del sistema solar, por David R. Criswell
- Levantamiento de estrellas por Isaac Arthur
- Estudios de futuros
- Megaestructuras
- Ficción sobre estrellas
