| 作者: | 乔治•德沃斯基 |
|---|---|
| 译者: | Onion |
我们来造颗戴森球吧。用巨大的太阳能板阵列包围太阳，人类几乎就能够利用太阳输出的全部能量，从而跃升为卡尔达肖夫Ⅱ级文明 [注1] 。
用戴森球利用太阳的全部能量。
戴森球在巨幅增加我们生存空间的同时也提供给我们多到不知该如何使用的能量。考虑到地球资源开始逐渐耗尽，以及能量和生存空间需求的一再增长，建造戴森球对于我们人类而言似乎功在千秋。
你说难以置信？应该是我们遥远后代应该考虑的事儿？
再想想吧： 我们离建成戴森球这个目标的距离，要比想象中更近。 事实上，我们很可能在25到50年之内开始展开这项计划，并在几十年之后取得第一阶段的成果。没错，就是这样。
现在，在我告诉你们这件事该如何去做之前，有必要简要回顾一下“戴森球”是什么。
| [注1] | 卡尔达肖夫指数是一种用来量度文明的指标，在1964年，由苏联科学家卡尔达肖夫首先提出。抽象地说，卡尔达肖夫Ⅰ级文明可以驾驭行星级别的能量，Ⅱ级文明可以驾驭恒星级别的能量，Ⅲ级文明可以驾驭星系级别的能量。 |
戴森球、戴森云和戴森泡
戴森球，也被称为戴森壳，是物理学家和天文学家弗里曼•戴森想象出来的一种结构。1959年他发表了一篇两页纸的论文，题为《人工恒星红外辐射源的搜寻》，在文章中他描述了一种高级文明利用其母恒星全部辐射能量的方法。正如戴森构想的那样，这种假设中的巨型结构大到可以容下行星轨道，由围绕恒星的壳状太阳能收集器（或太空殖民地）组成。在这个模型中，所有（或者至少是大量）的能量会到达收集表面并被利用。他推测技术文明要长期生存并满足不断攀升的能量需求，这种结构将是必要的手段。
无需解释，以这种方式汲取的能量多到令人难以置信。根据探测工程专家安德斯•桑德伯格的说法，在我们的太阳系中，直径一个天文单位的戴森球将具有至少2.72x 10 17 平方千米的表面积，这大约是地球表面积的6亿倍。太阳的能量输出功率大约是4 x 10 26 瓦，其中的大多数可用来做有用功。
太阳能收集器组成的戴森云。
我应该指出，这种意义上的戴森球也许和你认为的不同。科幻小说总是把它描绘成一颗环绕太阳的坚固壳体，通常还具有可以住人的内表面。这样一种结构从物理学上讲是不可能存在的，因为它需要非常巨大的抗张强度，而且容易受到大幅飘移的影响。
戴森最初的想法只是假定恒星周围有足够的太阳能收集器来吸收光能，而没有说它们会形成连续的壳体。相反，这层“壳体”是由在独立轨道运行的结构组成，厚约一百万公里，由1x 10 5 个物体组成。因此，一颗“戴森球”可能由多种不同布局的太阳能收集器组成。在 戴森云 模型中，将会有无数太阳能板位于不同的轨道上。大家基本认可这就是最佳的构造方案。另一种可能正确的想法是 戴森泡 模型，其中的太阳能板也扮演太阳帆的角色，它们被放置在合适的位置，在引力和太阳风的推力间取得平衡。
为了达到这次讨论的目的，我建议我们应该建造戴森云（有时被称作I型戴森球），它由大量绕日运行且密集排布的独立结构组成。这个方法的优点在于戴森云结构可以逐步建成，而且各部件之间和部件与地球之间可以采用多种无线传输形式传递能量。
巨型结构
那么我们该如何着手进行人类史上最大的结构工程呢？
前面已经指出，戴森云可以渐次建造，实际上我们也应该采取这种方法。而主要的挑战则来自于我们所需的先进材料（这是我们现在所不具有的，但很有可能在未来十年利用纳米技术开发出来），以及在太空中采矿和建造太阳能板的自主机器人。
现在，假设我们能够在接下来的五年左右时间克服这些困难——这不是痴人说梦——那么我们如何开始修建戴森球呢？
牛津大学物理学家斯图亚特•阿姆斯特朗已经为这个目标设计出一套精妙绝伦而又异常简单的方案——他宣称这个方案需要的几乎全是人类已掌握的技术。阿姆斯特朗的方案有五个主要的建设阶段，如果使用循环进行的方式，将产生递增的效果，甚至是指数级递增的建设速度，从而使整个工程在几十年内完成。
由五个基本步骤组成的建设周期是这样的：
1、获得能量
2、在水星采矿
3、将原料送入轨道
4、制造太阳能收集器
5、汲取能量
这个想法不是要把整个戴森云一次建成，而是利用循环方式逐步建设。我们只需建造戴森球的一小部分，来为整个工程的其余工作提供所需的能量。所以，建设效率将随着工程的进展而提高。“我们现在就可以着手进行。”阿姆斯特朗说。这只不过是材料和自动化的问题。
没错，你的理解是正确的： 我们要从水星矿藏中获得原材料。 实际上，我们很可能要把整颗行星拆解，戴森球所需的材料是巨量的——多到如果我们真想完全包围太阳，我们将要拆解的不仅仅是水星，还有金星、某些带外行星和任何附近的小行星。
从水星矿藏中获得原材料。
为什么要先开采水星？根据阿姆斯特朗的说法，我们需要一个靠近太阳的便利材料来源，而且我们所需的元素它基本拥有，水星的质量是3.3x 10 23 千克，这其中一半多一点儿的质量都是可以利用的，主要是用作有效建设材料的铁和氧。那么，一旦把这些矿藏全部采集并运入太空，生产出太阳能收集器，水星1.7 x 10 23 千克的有用质量将转化为一张245克/平方米的平面。第一阶段的这块戴森云将被放在水星附近的轨道上，它将提供比较大的反射平面用来获取能量。
为了实现这个计划，阿姆斯特朗所倚仗的是五个基本但相当稳妥的假设。他假设：首先，移动并放置获能材料将花去10年时间；第二，真正可以利用的水星质量是51.9%；第三，十分之一的功率用于将原材料移出水星（其余的用来打破化学键和采矿）；第四，我们将获得太阳能板三分之一的功率输出；最后，第一部分戴森球将只有1平方千米的表面。
接下来，事情就会变得更有趣：建设能力从此将呈指数级别增长。
因此，阿姆斯特朗建议我们将整个工程拆分成他所谓的“十年计划”。基本上，我们应该用第一个十年建造第一组阵列，然后利用这团初始戴森云提供的能量，助力工程余下的工作。按照这样的时间计划，水星大约将在第四个十年周期的时候被完全拆解。换句话说，我们可以在四十年里创造出由水星一半以上质量组成的戴森云！假如我们愿意继续下去，只要再花大约一年时间便可以拆解金星。
假如不停下建设的脚步，直到包围整个太阳，我们最终会拥有3.8 x 10 26 瓦特的能量。
戴森体
我们建造的戴森球规模。
一旦第一阶段（也就是水星阶段）的建造完成，我们可以把产出的能量用作其他用途，比如超大规模计算，建造大型恒星际探索引擎，或者继续建造和维护戴森球。
有趣的是，阿姆斯特朗似乎想表明第一阶段完成后所获得的能量足够我们使用了。但是其他的学者，比如桑德伯格，建议我们应该继续前进。不过为了达到目的，我们不得不拆解更多的行星。根据桑德伯格的主张，太阳系的内层和外层空间都蕴含着足够的有用资源，足以建造半径一个天文单位（大约42千克/平方米）的各种形式戴森球。显然，如果我们希望真正跃升为II型卡尔达肖夫文明，这将是必经之路。
那么为什么要沿着这条路一直走呢？因为，很有可能我们对于计算能力的需求变得越来越大。很难预测后奇点文明或后生物文明将如何利用如此巨大的计算能力，应该是类似祖先模拟，甚至在宇宙中创建虚拟宇宙这方面的用途吧。另外，一个高等文明也许就是想要尽可能多地创造出真实的个人经历（出于一种功利主义需求）。无论如何，数字生存将出现在我们的将来，那么计算能力必定成为我们最宝贵和最渴求的资源。
也就是说，无论我们构造一组小型阵列还是环绕整个太阳的结构组合，建造一颗戴森球的想法不应该再交由科幻小说或到我们憧憬中的遥远未来去实现。类似其他的风险投资工程，比如太空电梯或火星地球化，我们应该认真地考虑把这个工程也列入近期的太空探险工作计划。
考虑到日益恶化的地球环境和我们不断增长的生存空间与资源需求，我们也许别无选择。
（译自 ieet.org ）