Estas ideas han fascinado a los pensadores desde el siglo XIX. Son hermosas y elegantes combinaciones de geometría, matemáticas, arte e imaginación. El concepto de arrays orbitales solares ganó fuerza en la década de 1970, cuando los científicos y los duros autores de ciencia ficción dirigieron el experimento mental.
Édouard Roche hizo los primeros patios de la mecánica de anillos en 1848 cuando calculó cómo las masas grandes responden a las fuerzas de marea. El límite de Roche es una cuestión de densidad frente a las fuerzas de marea gravitacionales. Una vez que un objeto en órbita se rompe, las variaciones en las velocidades orbitales de las piezas inevitablemente crean un anillo directamente sobre el ecuador del objeto que orbitan. Las muchas lunas de Saturno crean molestas interacciones gravitacionales, distorsionando los anillos en patrones.
En cuanto a los colectores solares, sus ideas son posibles. Se ha trabajado mucho en la segunda parte de su pregunta, comenzando con el apogeo de los años 70 de la energía solar basada en el espacio, la serie Ringworld de Larry Niven y Big Dumb Objects.
El enjambre en órbita más simple o el anillo de colectores de energía, generadores y antenas estaría en órbita geoestacionaria, “flotando” directamente sobre el ecuador, al viajar exactamente a la velocidad de rotación de la Tierra. Se trata de eficiencia y economía para compensar los efectos gravitatorios en la órbita de un objeto.
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La Tierra tiene una sola luna, una órbita geoestacionaria es mucho más fácil de mantener. La gravedad de la Luna crea un efecto de inclinación en el plano orbital de un objeto geoestacionario aproximadamente igual a 15 ° cada cuarto de siglo, por lo que el satélite o enjambre debe corregir constantemente su posición en un delta-v anual de 50 m / s por año.
La segunda fuerza mayor sobre un anillo de paneles solares es la deriva longitudinal. El ecuador es elíptico, con una forma tal que hay dos puntos de equilibrio orbita estables y dos inestables. Un objeto colocado entre estos puntos se desplazará hacia el punto estable. La corrección requiere un delta-v anual de aproximadamente 2 m / s por año. La presión del viento solar también necesita ajustes orbitales sutiles.
Nikolai Kardashev propuso una escala de uso del poder para clasificar las civilizaciones como Tipo I, II o III en función de si aprovechaban el poder de la insolación solar de un planeta, la radiación de un sol o la luminosidad de una galaxia. Las estructuras de Dyson representan una civilización Tipo II. La matriz que propones define las capacidades de una civilización Tipo I.
Las ideas que estás explorando se conocieron como un enjambre Dyson, donde grandes números de satélites orbitan un cuerpo planetario o una estrella de forma independiente. Las Burbujas de Dyson generalmente son velas con densidades de menos de 0.7 g / m2, perpetuamente suspendidas en equilibrio entre la presión de radiación de una estrella y su gravedad. Las conchas de Dyson son conchas de materia que rodean una estrella. Cada estructura crea diferentes desafíos de mecánica orbital y un fascinante experimento mental.
Larry Niven lanzó cuatro precuelas y tres secuelas de la novela Ringworld. La serie popularizó la idea de un disco en órbita, ahora conocido como Niven Ring . Iain M. Banks propuso “mini anillos” de menos de 10,000 km de diámetro en Orbital (The Culture). Bungie usó el concepto en el Halo (serie).
Ringworld fue tan controvertido entre algunos fanáticos, que en realidad provocó protestas sobre la ingeniería. En el Worldcon de 1971, los estudiantes enfurecidos del MIT corearon “¡El Mundo del Anillo es inestable!” Se les impuso la idea de que Dyson Shells, Anillos o cualquier estructura grande que rodea una estrella no experimentaría ningún efecto gravitatorio neto de la estrella. La estructura se desplazaría hacia la estrella a menos que se autoalimentara y corrigiera la posición constantemente. Larry Niven usó “ajustadores de actitud” como dispositivo de trama en novelas posteriores en un intento por acabar con el furor.
* Imagen: Dyson_Ring.GIF , Wikipedia.
Un anillo de Dyson, la forma más simple del enjambre de Dyson, a escala. La órbita tiene un radio de 1 UA, los colectores tienen 1.0 × 107 km de diámetro (~ 25 × la distancia Tierra-Luna), espaciados 3 grados de centro a centro alrededor del círculo orbital. El sol se colorea con precisión según el tipo espectral. La órbita se representa en el radio de 1 UA. Los recolectores están espaciados 3 grados desde el punto medio al punto medio, alrededor del círculo orbital. La perspectiva de la cámara es desde un punto 2 UA desde el sol.
Se ha hecho un trabajo maravilloso con estas ideas tanto en ciencia dura como en ciencia ficción. Nerd Land es donde el arte, la imaginación, la ingeniería, la ciencia y las matemáticas se combinan para crear asombro y belleza. Pasa por cualquier momento, la radiación está bien!
