Esfera de Dyson

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Una esfera de Dyson obra de Ingeniería de gran tamaño consistente en una esfera hueca artificial con un radio del mismo orden de magnitud que una órbita planetaria, que encerraría una estrella con el fin de aprovechar al máximo la energía que ésta emite en forma de luz y calor.

Dada la magnitud de los trabajos que una obra de este tipo plantea, así como las posibilidades que ofrece en cuanto a aprovechamiento energético, se ha considerado que una esfera de Dyson sería el producto de una civilización que hubiera alcanzado el mayor grado de desarrollo posible: el total aprovechamiento de la estrella que constituye la fuente de energía de su sistema planetario.

Aunque por su propia naturaleza la esfera captura toda la energía lumínica, no puede evitar que el calentamiento de los elementos que la constituyen irradie energía en forma de rayos infrarrojos al exterior, por lo que el aprovechamiento energético total es imposible. Debido a esta peculiar forma de radiación, se ha propuesto la búsqueda de cuerpos con tales características, pues podrían apuntar a la presencia de civilizaciones extraterrestres avanzadas.

Concepto teórico:

Se atribuye su concepción a Freeman Dyson, que en 1960 la expuso en el artículo Search for Artificial Stellar Sources of Infra-Red Radiation de revista Science, si bien una idea similar fue propuesta por Olaf Stapledon en su novela El hacedor de estrellas (1937).

Se han propuesto varios tipos de esferas de Dyson:

Enjambre:

Consiste en un conjunto de cuerpos independientes que orbitan la esfera siguiendo trayectorias distintas de forma tal que, en su conjunto, forman una superficie total que impide la salida de luz al exterior.

Es el más sencillo y plausible de los distintos tipos de esferas propuestas. Su principal problema es la dificultad de reorganizar las órbitas de una multitud de cuerpos menores en una densidad tal que puedan cubrir completamente la estrella y captar toda su radiación para redirigirla al interior. Sin embargo, y pese al reto de ingeniería que esto supone, no hay ninguna imposibilidad física en ello.

Burbuja:

Es una variante de la anterior en la que los cuerpos que la componen se mantienen en su posición debido al viento solar, de forma similar a los veleros solares. En este caso, la presión lumínica sobre el conjunto ayudaría a mantenerlo en equilibrio.

Para lograr este equilibrio se requiere que los cuerpos que componen la burbuja tengan una baja relación masa/área, a fin de que la fuerza del viento solar equilibre la atracción gravitatoria. Dado que tanto el peso como el empuje solar son función cuadrática inversa de la distancia a la estrella, el equilibrio de estos cuerpos no depende de su posición.

Sólida:

Este tipo de esfera es, muy probablemente, inviable, debido a las tensiones que se producirían en ella incluso en el caso de que no rotara.

En caso de que la esfera rotara, al ser un cuerpo sólido lo haría respecto a un eje de rotación. sin embargo, las partículas que lo componen tendrían tendencia a orbitar la estrella en planos que contuvieran a dicha estrella, lo que sólo se da en el ecuador. Todo esto daría lugar a tensiones tangenciales insoportables para cualquier material conocido. Si la rotación fuera a una velocidad mayor que la de órbita (necesario para generar gravedad artificial) a lo anterior se añadirían tensiones de tracción debidas a la tendencia de las partículas a escapar de la órbita. Además, dado que la interacción gravitatoria de la esfera en su conjunto con la estrella sería nula, el equilibrio sería indiferente y existiría riesgo de colisión.

Sin embargo, y pese a su inviabilidad, esta esfera sólida la opción favorita de los escritores que tratan el tema. Es evidente el atractivo de un escenario compuesto por una superficie de curvatura inapreciable salvo a escalas astronómicas, con una superficie útil de varios millones de veces la de un planeta y con un sol clavado permanentemente en el zenit.

Esferas de Dyson en la ciencia ficción:

Como ya se ha dicho, las posibilidades que ofrece un objeto de la magnitud de una esfera de Dyson lo hace un escenario atractivo para los escritores de ciencia ficción.

Ya se ha mencionado que la primera mención a un objeto similar tuvo lugar en 1937, en la novela El hacedor de estrellas de Olaf Stapledon, pero no ha sido la única obra que ha empleado este escenario.

Las naves del tiempo (1995) es una continuación de La máquina del tiempo escrita por Stephen Baxter. En esta obra los morlocks han construido y habitan una esfera de Dyson. La saga de Akasa-Puspa, de de Juan Miguel Aguilera, tiene lugar también en una esfera de Dyson, si bien ésta es de tipo enjambre y los asteroides que la forman están poblados por vegetación diseñada para poder crecer en el vacío espacial.

En la serie de televisión Star Trek, en concreto en el episodio Reliquias de la sexta temporada, aparece también una esfera de Dyson, abandonada por sus constructores al haberse vuelto inestable la estrella que contiene.

Mundo Anillo:

Se suele considerar que el anillo orbital de la novela Mundo Anillo (1970) de Larry Niven es un caso particular de esfera de Dyson.

Aunque ambas son una estructura de tamaño astronómico en órbita alrededor de una estrella, esta comparación es discutible. Por una parte, el Mundo Anillo no capta el total de las emisiones de la estrella, objeto último de la esfera de Dyson; por otra, por necesidades narrativas el Mundo Anillo debe ser una estructura sólida, cosa que no es necesaria para una esfera de Dyson (que puede estar compuesta por un enjambre de cuerpos menores).