戴森球實現所要攻克的技術難題都有哪些?

時間 2021-05-05 20:09:02

1樓:xuan

單從結構和材料的角度考慮戴森球的可行性:

假設戴森球是乙個材料屬性分布均勻的球殼,厚度相對半徑尺寸來說忽略不計。並且這裡邊界條件不是那麼苛刻,受力也較為均勻,不容易產生區域性彎曲和剪下,那麼可以採用忽略區域性效應的簡單低階的殼體理論來分析。假設材料是彈性且各向同性的,整體變形是微小的,忽略幾何非線性。

微元體平衡,這裡的N=σt

平衡微分方程如下:

通過觀察可以知道,戴森球任意經線上的受力是完全相同的,也就是說是關於θ對稱的。那麼平衡方程中關於θ角變化的量都為0,可以簡化為下面的形式:

由於忽略了區域性效應,這個方程組是靜定的,要解這個方程只需要知道微元上作用的兩個面力分量Pn,Pθ就可以了,那麼就要把外力分解到這兩個面力方向上去。 而球殼表面上任意一點只受到恆星引力以及自轉離心力作用。

沿pn方向外力由引力及離心力正弦分量組成,

沿pΦ方向外力由離心力余弦分量組成,

由於球殼很薄,引力以及慣性力可以近似看成作用在面積上而不是作用在質量上,質量和面積的關係,

那麼對應的兩個面力分量為,

由此我們得到了兩個面力分量,代入平衡微分方程,一通操作之後可以解出兩個正交方向的正應力,

常數C取決於邊界條件,由於球殼的特殊性,在極點處,經線就是緯線,緯線就是經線,兩個正交的方向完成統一,對應的兩個方向的正應力也應該相等,這就是球殼的邊界條件,即當

由此解出C=0。這樣我們就得到了最終的結果:

通過觀察可以發現,

方向的正應力不隨位置變化,是乙個常數,且不會被自轉所影響,它只與恆星質量,球殼半徑以及材料密度有關

方向的正應力只是多了乙個與自轉有關的拉應力項,離赤道越近,殼體半徑越大,轉速越快這一項的影響越大,甚至可能超過另一項使得總體應力變號為拉應力,這也是符合常識的。

評判材料是否滿足標準,一般採用von mises應力,當von mises應力超過材料拉伸實驗標定的上限,就會導致破壞。二維Von mises 應力表示式如下

下圖描述了三種應力在戴森球上的分布情況,

可以發現無論有沒有自轉,von mises應力總存在乙個基準值,那就是極點處的應力,適量的自轉可以降低赤道附近的von mises應力,但自轉過快會增加赤道附近的von mises應力。

這裡注意一點,殼的厚度完全不能影響應力的大小,這是因為應力與厚度成正比然而外力也與厚度成正比,厚度在計算過程中被消除了,所以只要薄殼假設成立,即使把球殼做厚,也不能有效降低結構應力。(相對尺寸為數倍於恆星半徑的球殼,厚度再厚也可以近似成薄殼,除非你想做個實心鐵球出來)。恆星質量和引力常數沒法改變,想要降低應力,只能建造半徑更大的戴森球,用更輕更強的材料。

以太陽為例,假設現在人類要造乙個半徑為太陽半徑10倍的戴森球,使用與石墨烯差不多密度的材料,帶入資料,

太陽質量M=1.9891E+30 kg

太陽半徑 R=695500 m

引力常量G=6.754E-11

自轉角速度 w=0.4 rad/s

材料密度 ρ=1 g/cm^3

通過計算得知,極點處的von mises應力達到了9.7 x 10^15 Pa,也就是9.7 x 10^9MPa , 其他部分的應力也都維持在這個水平。

為了直觀的說明這個應力有多大,舉一些常見的例子:

鋼材的屈服強度大約 200-300MPa

鋁合金屈服強度大約 300-400MPa

高強度鈦合金屈服強度大約 1400MPa

高強度碳纖維極限拉伸強度 2500-4500MPa

石墨烯理論拉伸強度 130000MPa

即使是石墨烯,距離目標強度也還差了十萬倍。根據我們之前的結論,如果用人類目前手頭的材料建造戴森球,那麼這個球的半徑至少是太陽半徑的一百萬倍。

2樓:木木彡

幾十億年前乙個我們看來是神級的文明遊歷玩全宇宙,發現宇宙太無聊了太孤單了!他們決定讓宇宙熱鬧點。他們開始乙個又乙個的星系利用我們不知道的手段撥弄乙個又乙個的生物。

幾十萬年前經過地球把在非洲快樂生活的原始人趕了出去,讓他們開啟了稱霸地球之旅。

後面他們也許把銀河系玩夠了決定離開。離開前決定送乙個燈塔給銀河系的小朋友們,讓大家知道「嗨!我們在這裡你們可以來這裡找我 」

所以不要懷疑任何可能性也許建造戴森球根本不是為了能源。當然也許建造這個東西要產生某種需要恆星級能量才可以生產的物質。

至於他用什麼材料?用人類目前的角度來看轟擊雙星系統的另外一顆恆星或者中子星可能性比較大。

3樓:

公元2023年,9月1日,晴。

今天我們要測試人類有史以來最強的一種3D列印技術,來自國內128名頂級科學家他們設計出了戴森球-艾森1號。我是專案部的經理,我們連續工作了12年,基本都是封閉式開發,連太陽已經很久沒有見過了。我們的專案有5個小組組成,簡單的介紹如下:

物質設計小組:這個小組負責設計物質的結構,輸出新型物質的方程式,簡單的說就是設計出的物質,具有承受太陽的高溫又能同時輸出電力的新型物質材料。

原子列印小組:根據物質小組的提供的物質方程式進行物質列印,如何採集這些物質呢?

波控力小組:這個小組用特定頻率的電波可以控制原子、分子的運動軌跡,然後通過編碼實現定製化生成新材料。簡單的說這種特定評率的波所到之處的原子都可以被重新定義,重新生成新的物質。

能源超距傳輸小組:這個小組負責能源超遠距離的傳輸,實現無線超遠距離傳輸能源。

另外乙個小組就是後勤保障組了,這個小組負責我們的吃喝玩樂工作。

12點鐘

物質設計小組推送了戴森球-艾森1號圖紙,物質模組開始將圖紙生成物質列印指令,原子列印小組將3D原子列印任務通過電波傳送到太空中,印表機類似於衛星接收到指令後,開始瞬間融化某乙個區域內的小行星,小行星融化後在某乙個區域內開始拼裝出艾森1號的各個模組,1天過後乙個重要的模組被生產出來,由於採用並行作業三天過後乙個單元被生產出來了,然後一周後漫天飛舞的單元可以自動組裝在一起,看上去就像乙個草帽。

突然天空的太陽被一層黑霧籠罩,黑暗開始籠罩大地,能源超距小組興奮的叫了起來,我們接收了到了能源,經過8天時間地球上應該也可以接收到能源了。

八天後,地球上的接收裝置終於收到了來自艾森1號的能源,木衛二海底城市西沙群星城被點亮。

4樓:擎天松

我認為,如果乙個文明有了建造戴森球的技術和工程能力的話,那麼這個文明不會選擇建造戴森球。

因為有更好的利用方式,熄滅太陽,將其分割成不會點燃核心聚變的行星大小。然後抽取太陽物質,有序核燃燒。

畢竟,戴森球也只是吸收太陽聚變放出的光再進行轉化,多一重轉化就多一重浪費。何況太陽聚變能被戴森球吸收利用的部分太少了。

至於熄滅太陽,肯定比建造戴森球容易許多了。畢竟戴森球是乙個龐大到超過太陽的結構,有這樣能力的文明,必然已經統一四大作用力,有恆星級的建造能力,甚至有剛體材料。

就像你公升職加薪,從鄉下搬到了城裡。你要自己建個房,你是建回鄉下那種大宅院呢,還是建個帶泳池的別墅?那個才更符合你的實力,和能讓你生活更便利?

5樓:「已登出」

太陽的自然核聚變其實是比較低效的,造戴森球是捨本逐末。

就好比乙個燃燒的露天油田,你是圍著它建乙個爐子燒開水發電,還是開發這個油田把石油變成汽油柴油?

太陽的功率是有限的,當乙個文明有能力建造戴森球時,這個文明需要的功率很快就會超過太陽的功率。正確的做法當然是開發太陽,把燃料抽出來想什麼時候燒就什麼時候燒,想要多大功率就要多大功率。

6樓:

這想法和皇帝的金鋤頭應該差不多,有那本事把核聚變發電搞搞好不就行了,費那功夫幹啥?

然後有那本事圍太陽造一圈建築,那星際航行應該也差不多了,就差那點能量?

倒不如讓我來想個瘋狂點的,在太陽內部建個大空調房(地球),人類住進去,需要能源隨手可取。

7樓:勺子

我覺得很多人可能對太陽的巨大程度沒啥概念,最大的技術問題就是你去哪找那麼多材料造戴森球啊,把太陽系除了太陽以外所有物質捏一塊都不值一提…

我還是提供兩個可行的辦法吧

1.成為睿智的p社玩家,攻克巨構建築科技,並且實現銀河奇蹟飛公升,就可以造了

2.關燈拉簾蓋被,一會你就能造了

8樓:你是不是補了課

需要點巨構建築飛公升,然後只要囤合金和影響力就沒什麼問題了,不過還要花55年來建才可以完工,個人更傾向造理想城和點機械飛公升。

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