Das Leben eines Sterns endet, wenn er in seinem Kern nicht mehr fusionieren kann. Bei massereichen Sternen passiert dies oft, wenn der Kern größtenteils aus Eisen besteht, das in kleinen Mengen geschmolzen werden kann (und wird), aber nur endotherm. Die Produkte der Kernfusion sind zu diesem Zeitpunkt wie Kohlenmonoxid: Es ist nicht so, dass ihre Anwesenheit für den Stern giftig ist, aber sie hindert den Stern daran, den Brennstoff zu bekommen, den er braucht – ähnlich wie die Bindung von CO-Molekülen an Hämoglobin es schwierig macht damit ein Mensch den Sauerstoff bekommt, den er braucht. Sie nehmen Platz ein. Wenn Sie also diese Produkte entfernen könnten, könnte Wasserstoff ihren Platz im Kern einnehmen, und der Tod des Sterns würde ausgeglichen.

In einem Punkt stimme ich Ender Look sehr zu: Konvektion ist entscheidend. Es erlaubt Ihnen, schwere Elemente aus dem Inneren des Sterns an seine Oberfläche zu transportieren, während Sie Wasserstoff zurück in den Kern mischen. Dies geschieht in den äußeren Regionen aller Sterne, aber in massearmen Sternen (sagen wir weniger als$\sim0.3M_{\odot}$), reicht diese konvektive Region bis in den Kern. Die Konvektionszone der Sonne endet an einem Ort namens Tachocline , der bei etwa 10 auftritt$0.7R_{\odot}$. Unterhalb dieses Punktes ist der Stern stabil gegen Konvektion. Insbesondere ist das so genannte Schwarzschild-Kriterium erfüllt:

Ich habe dann die Differenz der beiden Seiten der Ungleichung gezeichnet:

Damit liegt die Tachokline bei etwa$0.82R_{\odot}$- eine Überschätzung, aber nicht viel.

Beachten Sie, dass für die beiden Hauptkomponenten der Opazität$\kappa\propto\rho T^{-7/2}$. Wenn Sie also die Dichte erhöhen oder die Temperatur verringern,$\kappa$wird zunehmen und die konvektive Region wird sich nach innen bewegen. Dies passiert während eines sogenannten Baggers , der Sterne betrifft, die außerhalb der Hauptreihe liegen. Sagen wir, wir senken die Temperatur auf$0.75$multipliziert mit seinem aktuellen Wert an allen Punkten in der äußeren Hälfte der Sonne. Dann stellen wir fest, dass sich die konvektive Hülle auf etwa erstrecken kann$0.72R_{\odot}$- Fortschritt. Jetzt reicht der Kern nur noch bis$0.25R_{\odot}$, also müssten wir die Opazität viel tiefer im Stern dramatisch erhöhen, um die Tachokline weiter zu senken.

Sobald wir dies herausgefunden haben, bleibt nur noch zu bestimmen, wie die Effizienz gesteigert werden kann$\lambda$dieses künstlichen Ausbaggerns - das heißt, wie viele der neu produzierten schweren Elemente an die Oberfläche gefahren werden. Im Idealfall hätten wir$\lambda\approx1$, und typische Ausbaggereffizienzen variieren.

Die Lösung, die ich mir ausgedacht habe, ist fast kontraintuitiv: Fügen Sie mehr schwere Elemente hinzu. Beachte das$\kappa_{\text{bf}}$- die Hauptquelle der Opazität - ist proportional zu$Z$. Das bedeutet, dass wir durch Erhöhen der Menge an schweren Elementen in den äußeren Schichten des Sterns die Konvektionszone nach unten zum Kern ausdehnen können. Da für die Sonne,$Z\simeq0.001$, dies zu ändern sollte sich nicht ändern$X$Und$Y$um einen erheblichen Betrag. In der Tat,$Z$ist so klein, dass es nur etwa eine Jupitermasse schwerer Elemente in der Sonne gibt. Ich beschloss, mich anzupassen$Z$um verschiedene Beträge und untersuchte, wie tief sich die Konvektionszone erstreckte.

Es scheint, dass wir durch Hinzufügen von schweren Elementen im Wert von etwa Jupitermassen die Tachokline auf mindestens erweitern können$0.6R_{\odot}$, wenn nicht tiefer. Denken Sie natürlich daran, dass meine ursprünglichen Berechnungen die Tachocline-Tiefe unterschätzt haben, was bedeutet, dass dies in Wirklichkeit ausreichen könnte, um die konvektive Zone an den Rand des Kerns zu bringen.

Das merkst du vielleicht in der Umgebung$0.5R_{\odot}$, scheint es, dass meine Berechnungen selbst bei niedrigen Metallizitäten eine konvektive Region erzeugen, die sich bis zum Kern erstreckt. Ich glaube, diese Zone existiert in diesen Modellen mit niedriger Metallizität nicht. Warum taucht es also auf? Nun, beachten Sie, wie$X$Und$Y$Veränderung tief in der Sonne:

Innen ca$0.2R_{\odot}$- und teilweise auch drinnen$0.5R_{\odot}$- es gibt einen nicht zu vernachlässigenden Gradienten von beiden$X$Und$Y$, was einen nicht vernachlässigbaren Gradienten der mittleren Molekülmasse bedeutet, was bedeutet, dass unser Stabilitätskriterium eigentlich das sogenannte Ledoux-Kriterium sein sollte , das Konzentrationsgradienten berücksichtigt. Wenn ich dies berücksichtigen würde, würde dieser angebliche konvektive Bereich meiner Meinung nach verschwinden - außer in den Modellen mit hoher Metallizität.

Meine Vermutung ist, dass das Hinzufügen von etwa 30 Jupitermassen (wahrscheinlich weniger, da wir die Metallizität im Kern nicht erhöhen müssen - nur die Region direkt außerhalb) im Wert von schweren Elementen die Opazität in dem Maße erhöhen würde, wie es die Tachocline tun würde den Kern erreichen, was eine Vermischung und schließlich den Transport schwerer Elemente an die Oberfläche ermöglicht. Die Details, wie Sie all diese schweren Elemente wieder herausbekommen, verschärfen das Problem weiter, aber ich glaube, wenn Sie einen Fusionsstoß auslösen könnten, könnte dies zu einem künstlichen Ausbaggern führen, wie ich zuvor besprochen habe.

Spülen und wiederholen, regelmäßig – vielleicht alle paar Milliarden Jahre oder so, nur um sicher zu gehen. Ehrlich gesagt, 30 Jupitermassen alle paar Milliarden Jahre sind nicht zu viel verlangt von einer Typ-II-Zivilisation, oder (natürlich abhängig davon, welche Ressourcen im Planetensystem vorhanden sind)?

Natürlich ist es möglich, eine Kardashev-Typ-II-Zivilisation wird es ziemlich leicht haben.

Dies ist ein gesunder Star, wie unser:

Und dies ist ein super gesunder Stern (auch wenn Wissenschaftler sagen, dass es ein gescheiterter Stern ist!):

Unser Ziel ist das zweite Bild. Lassen Sie mich nun alles erklären.

Wie ist ein normaler Stern

Normale Sterne, wie unser Stern oder der Stern aus dem ersten Bild, haben ihre Elemente in Schichten unterteilt . Unsere Sonne ist wie das erste Bild, aber mit weniger Schichten (2 Hauptschichten: 74 % Wasserstoff und andere aus 25 % Helium, das 1 % ist über die Photosphäre verstreut), da sie weniger massiv und jünger ist.

Ein junger Stern hat nur Wasserstoff im Kern, aber nach einiger Zeit bauen sich aus dem Wasserstoff Heliumvorräte auf, die aufgrund ihres erhöhten Gewichts im Kern verbleiben (den Wasserstoff verdrängen) . Dieses neue Helium wird die Haupt-Wasserstoff-Fusion ersetzen und neue Elemente schaffen, die den gleichen Zyklus durchführen werden.

Unser Stern ist ziemlich jung, daher besteht die Hauptfusion aus Wasserstoff – selbst wenn der Kern zu 60 % aus Helium besteht – weil die Sonne noch nicht genug Temperatur hat, um Helium zu fusionieren. Das Problem ist, dass, wenn Helium im Kern aufsteigt, der gesamte (nicht verbrannte) Wasserstoff von ihm in die äußere Schicht verdrängt wird , und weil die Sonne Helium nicht fusionieren kann, wird die Schwerkraft seine Größe verringern und den Druck massiv erhöhen Kern, der eine Kernfusion von Helium verursacht, die dem neuen Druck entgegenwirken wird.

Also ... was ist daran falsch oder schlecht? Nun, dass der gesamte nicht verbrauchte Wasserstoff einfach verworfen wird . Dieser kostbare Brennstoff wird niemals von der Sonne verwendet, sondern sammelt sich in der äußeren Schicht davon an . Also, wie kann man das beheben? Das passiert, weil die Sonne ihre gesamte Wärme in Form von Strahlung überträgt , also lautet die Lösung:

Konvektion - Die Lösung

Konvektion ist im Grunde folgendes:

Konvektion ist die Wärmeübertragung aufgrund der Massenbewegung von Molekülen in Flüssigkeiten wie Gasen und Flüssigkeiten [...].

Ein Beispiel wäre, wenn Sie Wasser im Ofen kochen, wird das Wasser von unten heißer und bewegt sich nach oben, wodurch kälteres Wasser gezwungen wird, sich nach unten zu bewegen. Diese ist durch einen Stoffaustausch zwischen der heißeren Zone und der kälteren gekennzeichnet. Und das ist großartig!

Wenn die Moleküle der Sonne durch Konvektion gezwungen werden, sich zu bewegen, werden alle "Schichten" der Elemente aufgebrochen, was bedeutet, dass schwerere Elemente nicht zum Kern bewegt werden und leichtere Elemente (Wasserstoff und Helium) außerhalb davon bewegt werden . Es wird eine homogene Mischung! Und das brauchen wir, damit die Sonne ihren gesamten Wasserstoff fusionieren kann , bevor sie schwerere (wie Helium) fusioniert . Jetzt ist das Problem: Wie archiviert man Konvektion?

Einen konvektiven Stern bauen - Masse und Größe

Aus Wikipedia :

Konvektion ist die vorherrschende Form des Energietransports, wenn der Temperaturgradient steil genug ist, damit ein bestimmtes Gaspaket innerhalb des Sterns weiter aufsteigt, wenn es durch einen adiabatischen Prozess leicht ansteigt . In diesem Fall ist das aufsteigende Paket schwimmfähig und steigt weiter, wenn es wärmer als das umgebende Gas ist; ist das aufsteigende Teilchen kühler als das umgebende Gas, fällt es auf seine ursprüngliche Höhe zurück. In Regionen mit einem niedrigen Temperaturgradienten und einer ausreichend geringen Opazität, um einen Energietransport durch Strahlung zu ermöglichen, ist Strahlung der dominierende Modus des Energietransports.

Jetzt fasse ich den folgenden Absatz von diesem Link in 4 Elemente zusammen.

Grundsätzlich bestimmt die Masse des Sterns aufgrund seiner Fusion die Art der Wärmeleitung:

• Nun, das erste ist etwas Besonderes. Weiße Zwerge verschmelzen nicht, produzieren also keine Wärme, sondern übertragen ihre verbleibende Wärme nur durch Wärmeleitung . Wir werden dies nur verwenden, nachdem der Stern gestorben ist, um ihn länger warm zu halten.
• Mittlere Sterne (0,3 - 1,5 M _☉ ) wie unsere Sonne fusionieren primär Wasserstoff zu Helium unter Verwendung der Proton-Proton-Kette , die keinen ausreichend steilen Temperaturgradienten erzeugt (nur 4. Potenz). Somit ist Konvektion nicht möglich und so wird Strahlung im Kern verwendet. Der äußere Teil ist ausreichend kalt, um Konvektion zu ermöglichen.
• Massiver Start (> 1,5 M _☉ ) hat Kerne mit höheren Temperaturen, was es dem CNO-Zyklus ermöglicht , eine Wasserstoff-Helium-Fusion zu erzeugen. Dieser Zyklus hat Temperaturraten der 15. Potenz, genug steile Gradienten, um die Konvektion effektiv zu machen. Der äußere Teil des Sterns hat keine steilen Gradienten, da er kälter ist, was sie dazu zwingt, Strahlung zu verwenden.
• Kleine Sterne (< 0,3 M _☉ ) haben keine Strahlungszone; Der vorherrschende Energietransportmechanismus im gesamten Stern ist Konvektion .

^{Schwarze Pfeile sind Konvektion und rote Pfeile Strahlung.}

Massereiche Sterne sind schwierig herzustellen, und da es größere gibt, verbrauchen sie mehr Treibstoff (selbst unter Verwendung von Konvektion), daher sind kleinere Sterne die besten: Wir brauchen einen Roten Zwerg.

Red Dwarf - Der sparsame Star

Aus Wikipedia:

Ein Roter Zwerg (oder M-Zwerg) ist ein kleiner und kühler Stern auf der Hauptreihe vom Spektraltyp M. Rote Zwerge haben eine Masse von etwa 0,075 bis etwa 0,50 Sonnenmasse und eine Oberflächentemperatur von weniger als 4.000 K. Manchmal sind auch Hauptreihensterne vom K-Typ mit Massen zwischen 0,50 und 0,8 Sonnenmassen enthalten.
[...] Sternmodelle weisen darauf hin, dass Rote Zwerge unter 0,35 M☉ _vollständig konvektiv sind . Daher wird das durch die thermonukleare Fusion von Wasserstoff erzeugte Helium ständig im ganzen Stern neu gemischt, wodurch eine Ansammlung von Helium im Kern vermieden und dadurch die Fusionsdauer verlängert wird . Rote Zwerge entwickeln sich daher sehr langsam und behalten über Billionen von Jahren eine konstante Leuchtkraft und einen konstanten Spektraltyp bei, bis ihr Treibstoff aufgebraucht ist. Aufgrund des vergleichsweise kurzen Alters des Universums existieren in fortgeschrittenen Entwicklungsstadien keine Roten Zwerge mehr.

^{Betonung von mir.}

Rote Zwerge sind wirklich klein und verbrauchen daher viel weniger Kraftstoff und mischen ihn ständig neu, um Wasserstoffverschwendung zu vermeiden. Beachten Sie, dass der Rote Zwerg viel weniger Wärme und Licht erzeugt, also müssen Sie (a) die Planeten nahe an den Stern bringen (und die mögliche Gezeitensperre oder das Gravitationsquetschen vermeiden) oder (b) Ihr eigenes künstliches Licht für diese bewohnbaren Planeten erzeugen.

Aber wie machen wir einen Roten Zwerg?

Einen Stern bedienen: Einen Roten Zwerg machen

Einen Roten Zwerg zu machen ist wirklich einfach, Sie müssen nur Masse daraus entfernen . Nun, das ist extrem schwierig, aber für eine Typ-2-Zivilisation und mit grünem Licht für die Verwendung von Unobtanium können Sie das in nur einem Wimpernschlag tun.

Wenn Sie die unnötige Masse entfernt haben, bewahren Sie sie an einem sicheren Ort auf, frei von Kernfusion (sonst entsteht ein neuer Stern). Danach sollten Sie Ihren Stern ständig überprüfen, bei Bedarf mit mehr Wasserstoff füttern und die schwereren Elemente entfernen, die die Konvektion stören (und so seine Leuchtkraft verringern).

Nachdem alle Ihre Treibstoffreserven aufgebraucht sind, fangen Sie an, ihn mit Jupiter, Saturn und den anderen Gasplaneten aus dem Sonnensystem zu füttern. Danach tut es mir leid, aber wir müssen seinen Tod akzeptieren ... oder nicht.

Pflege der Untoten: Blue Dwarf

Blauer Zwerg Aus Wikipedia

Ein Blauer Zwerg ist eine vorhergesagte Sternklasse, die sich aus einem Roten Zwerg entwickelt, nachdem er einen Großteil seines Wasserstoffvorrats aufgebraucht hat. Da Rote Zwerge ihren Wasserstoff langsam verschmelzen und vollständig konvektiv sind (wodurch ihr gesamter Wasserstoffvorrat verschmolzen werden kann, anstatt nur der im Kern), ist das Universum derzeit nicht alt genug, dass sich noch blaue Zwerge gebildet haben, aber ihre zukünftige Existenz wird basierend auf theoretischen Modellen vorhergesagt.

Sterne nehmen mit zunehmendem Alter an Leuchtkraft zu, und ein leuchtenderer Stern muss Energie schneller ausstrahlen, um das Gleichgewicht aufrechtzuerhalten. Sterne, die größer als Rote Zwerge sind, tun dies, indem sie ihre Größe vergrößern und zu Roten Riesen mit größerer Oberfläche werden. Anstatt sich auszudehnen, wird jedoch vorhergesagt, dass Rote Zwerge mit weniger als 0,25 Sonnenmassen ihre Strahlungsrate erhöhen, indem sie ihre Oberflächentemperatur erhöhen und „blauer“ werden . Denn die Oberflächenschichten der Roten Zwerge werden mit steigender Temperatur nicht wesentlich undurchsichtiger.

Dein roter Zwerg wird blau. Außerdem ermöglicht Ihnen die Zunahme der Hitze, schwerere Elemente wie Helium, Kohlenstoff usw. zu verschmelzen. Sie können anfangen, es mit all diesen schwereren Elementen zu füttern (aber niemals mit Eisen oder schwereren, sie verbrauchen Energie, anstatt bei der Fusion zu produzieren). Achten Sie darauf, es nicht zu überfüttern und einen Riesenstern oder Schlimmeres zu produzieren und eine Supernova zu werden.

Aber schließlich wird es zugrunde gehen.

Der heilige Leichnam: White Dwarf

Wenn Ihre Zivilisation immer noch ihre Lebensdauer verlängern möchte, sollten Sie in Betracht ziehen, eine neue Religion dafür zu gründen ... sowieso ist der Weiße Zwerg tot, also verschmelzen sie nicht.

Ein Weißer Zwerg, auch entarteter Zwerg genannt, ist ein Überrest eines Sternkerns, der hauptsächlich aus elektronenentarteter Materie besteht . Ein Weißer Zwerg ist sehr dicht : Seine Masse ist vergleichbar mit der der Sonne, während sein Volumen mit dem der Erde vergleichbar ist. Die schwache Leuchtkraft eines Weißen Zwergs kommt von der Emission gespeicherter thermischer Energie; In einem Weißen Zwerg, bei dem Masse in Energie umgewandelt wird, findet keine Fusion statt. ^{Betonung von mir.}

Achten Sie auf die Größe, denn:

Das Material in einem Weißen Zwerg unterliegt keinen Fusionsreaktionen mehr , sodass der Stern keine Energiequelle hat. Infolgedessen kann es sich nicht durch die durch die Fusion erzeugte Wärme gegen den Gravitationskollaps stützen , sondern wird nur durch den Elektronenentartungsdruck gestützt , wodurch es extrem dicht ist . Die Physik der Entartung ergibt eine maximale Masse für einen nicht rotierenden Weißen Zwerg, die Chandrasekhar-Grenze – etwa das 1,44-fache von M _☉ –, über der sie nicht durch den Elektronenentartungsdruck unterstützt werden kann. Ein Kohlenstoff-Sauerstoff-Weißer Zwerg, der sich dieser Massengrenze nähert, typischerweise durch Massentransfer von einem Begleitstern, kann als Typ-Ia-Supernova explodierenüber einen Prozess, der als Kohlenstoffdetonation bekannt ist [...] ^{Emphasis Mine.}

Aber keine Sorge, sie halten auch lange (als roter Zwerg):

Ein Weißer Zwerg ist sehr heiß, wenn er entsteht, aber da er keine Energiequelle hat, wird er allmählich seine Energie ausstrahlen und abkühlen . Das bedeutet, dass seine Strahlung, die zunächst eine hohe Farbtemperatur hat, mit der Zeit nachlässt und rot wird. Über einen sehr langen Zeitraum kühlt ein Weißer Zwerg ab und sein Material beginnt zu kristallisieren, beginnend mit dem Kern . Die niedrige Temperatur des Sterns bedeutet, dass er keine nennenswerte Wärme oder Licht mehr abgibt und zu einem kalten Schwarzen Zwerg wird . [...] die Zeitspanne, die ein Weißer Zwerg benötigt, um diesen Zustand zu erreichen, ist kalkuliert länger als das gegenwärtige Alter des Universums (ungefähr 13,8 Milliarden Jahre) [...]

^{Betonung von mir.}

Dem Tod trotzen: Nekromantie!

Jetzt muss Ihre heilige Religion ein letztes Ritual durchführen, ein unheiliges Ritual: Nekromantie. Wir können den Stern immer noch zum Leben erwecken, aber es wird nicht billig sein.

In diesem Katalog haben wir drei Rituale durchzuführen. Ihr dürft euch eine davon aussuchen ... wenn ihr wollt, geht es auch in der richtigen Reihenfolge!

Erstes Ritual: Der Schwarze Gott (Schwarzes Loch)

Nachdem der Weiße Zwerg zu einem Schwarzen Zwerg und damit zu einem wirklich toten Stern geworden ist, erhöhen Sie seine Masse oder seinen Druck (vorzugsweise den zweiten) massiv, bis der Gravitationskollaps oder -druck ausreicht, um ein Schwarzes Loch zu bilden.

Sobald Sie Ihren schwarzen Gottstern beschworen haben, der ihn mit Masse versorgt, wird die Akkretionsscheibe genug Licht erzeugen, um einen Stern zu simulieren.

Zweites Ritual: Die Armee der Hundert Dämonen (Tiny Black Holes)

Um dieses Ritual durchzuführen, müssen Sie aus einem kleinen Teil der Masse der Schwarzen Zwerge ein extrem kleines Schwarzes Loch machen. Falls Sie bereits ein Schwarzes Loch haben, sind Sie ruiniert, Sie könnten es spalten, indem Sie ein winziges Stück davon extrahieren, oder Unobtanium verwenden, um die [Hawking-Strahlung] ( https://en.wikipedia.org/wiki/Hawking_radiation ) zu erzwingen ist Science-Fiction.

Um genau zu sein, benötigen Sie 962,5653 Kilogramm eines schwarzen Lochs mit Masse, um die 384,6 Yottawatt Energie zu simulieren, die von der Sonne pro Sekunde erzeugt werden (berechnet mit diesem ), und es wird einen Radius von 1,429267e-22 Zentimetern haben.

Beachten Sie, dass dieses Schwarze Loch nach 7.497924e-8 Sekunden stirbt ... also müssen Sie es schnell füttern (oder ersetzen) (wenn Sie es ersetzen, seien Sie vorsichtig mit der Superexplosion, die vor dem Verbannen erzeugt wird).

Aus Wikipedia

Hawking-Strahlung reduziert die Masse und Energie von Schwarzen Löchern und wird daher auch als Verdunstung von Schwarzen Löchern bezeichnet. Aus diesem Grund wird erwartet, dass Schwarze Löcher, die nicht auf andere Weise an Masse gewinnen, schrumpfen und schließlich verschwinden. Es wird vorhergesagt, dass Mikro-Schwarze Löcher größere Strahlungsemitter sind als größere Schwarze Löcher und sollten schneller schrumpfen und sich auflösen

Grundsätzlich produzieren Schwarze Löcher virtuelle Teilchen und Antiteilchen (nicht zu verwechseln mit Antimaterie, das ist völlig anders ) in ihren Oberflächen. Diese Teilchen bestehen aus nichts, aber sie vernichten sich sehr schnell selbst und so wird jedes physikalische Gesetz gebrochen. Das Interessante ist, dass diese Partikel aus dem Schwarzen Loch entkommen können und weniger massive Schwarze Löcher leichter zu entkommen sind . Wenn also eines dieser beiden Partikel entweicht und das andere nicht, wird dieses "entkommene Partikel" "echt" und drin Um kein physikalisches Gesetz zu brechen, ist das Schwarze Loch "verpflichtet, den Preis (in Masse und Energie) beider Teilchen zu zahlen), seine Masse effektiv zu reduzieren und Licht zu emittieren. Wenn Sie ein Physiker sind, kritisieren Sie mich bitte nicht, Es'grundlegendes erklären.

Letztes Ritual: Der Meister der Tunnel (Quantentunnelbau)

Haben Sie schon von dem faszinierenden Quatum-Tunnelbau gehört ? Erinnern Sie sich an die Hawking-Strahlung? Nun, das war eine Art Quantentunneln.

Es ist schwer zu erklären, weil es mit der Heisenber-Unschärferelation zusammenhängt . Verrückt oder?
Aber stell dir vor, wenn du mit maximaler Geschwindigkeit auf eine Wand zurennst, kannst du dich durch sie hindurchbewegen? Nun... ja, ich meine, NEIN! Versuchen Sie es nicht!
Theoretisch kannst du das, aber im wirklichen Leben nicht . Wenn Sie eine Erklärung wünschen, habe ich es in dieser Antwort bereits erklärt

Unter Verwendung der raffiniertesten Handwavium-Techniken mit dem exquisitesten Unobtanium sind Wissenschaftler in der Lage, diesen Quanteneffekt zu erzwingen (weil er genau Protonentunneln ist ), indem sie effektiv schwerere Elemente in leichtere wie Wasserstoff spalten. So können Sie verschwendete Elemente in wertvollen Brennstoff für Ihren Stern recyceln!

Ein Geschenk für dich!

Dies sind nur schicke animierte YouTube-Videos von Kurzgesagt – In a Nutshell , die einige interessante Dinge in nicht-wissenschaftlicher Sprache erklären! Und sie dauern weniger als 10 Minuten!

• Schwarze Löcher
• Rote Zwerge
• Weiße und Schwarze Zwerge .

Grundsätzlich verlieren Sterne an Stabilität, wenn sich ihr Verhältnis von schweren und leichten Atomen verschiebt. Wasserstoff ist der Hauptbrennstoff von Hauptreihensternen, aber die schweren Nicht-Brennstoff-Nebenprodukte dieser Aufregung werden konzentrierter. Dies erhöhte das Verhältnis der nach innen gerichteten Schwerkraft zur nach außen gerichteten Kraft der Fusion, was dazu führt, dass es größer und schneller brennt, wenn das Volumen, in dem die Fusion stattfindet, durch zusätzlichen Druck zunimmt.

Wenn Sie also die Lebensdauer eines Sterns verlängern möchten, müssen Sie einfliegen und all diese schwereren Elemente (Eisen, Aluminium, Sauerstoff usw.) sammeln, um die Fusion zu verlangsamen. Dies ist besonders interessant, da Ihre Zivilisation diese Elemente verwenden könnte, um ansonsten unglaublich kostspielige Strukturen wie eine Dyson-Struktur (Kugel, Wolke, Ring oder was auch immer Sie bevorzugen) herzustellen, die ihnen geholfen hat, Typ 2 zu erreichen.

Die einzige Sorge ist, dass dies zwar das Leben des Sterns verlängern, ihn aber auch abkühlen würde, was die Macht einschränken würde, die eine Typ-2-Zivilisation sammeln könnte. Damit dies wirklich nachhaltig ist, müsste es auch eine gute Möglichkeit geben, dem Stern wieder mehr Wasserstoff zuzuführen, und das ließe sich am besten dadurch bewerkstelligen, dass man irgendwo in einem Solarkindergarten einen Stern auswählt, wo Wasserstoff passiv von der Umgebung hinzugefügt werden kann. (Wenn Sie also eine Kugel machen, müsste sie immer noch genügend Löcher enthalten, um neue Gase einzulassen.) Ein sonnengroßer Stern bewegt jeden Tag etwa das 300-fache der Masse des Mount Everest. Das bedeutet, dass Sie eine wirklich riesige Erntemaschinenflotte benötigen würden, um damit Schritt zu halten; Woraus auch immer Ihr Unobtainium besteht, Sie müssen es in großem Umfang produzieren können.

Für den Energiebedarf lassen Sie Ihr Schiff aus der Dyson-Struktur fallen, indem Sie es nur um einige tausend Meilen pro Stunde verlangsamen, damit die Schwerkraft es in die Sonne bringt (kein erheblicher Energieaufwand). Du baust ab, wofür du gekommen bist, und dann nutzt du die Kraft der Sonne, um zurückzukommen. (Sonnensegel oder so ähnlich) Um den Energieverlust zu finden, hat Wasserstoff eine Masse von 1,00794 u und Helium hat eine Masse von 4,002602 u. Wenn also 4 Wasserstoffkerne zu einem Heliumkern verschmelzen, bleibt die Differenz 4 * 1,00794u - 4,002602u = 0,029158u. Dieser Bruch entspricht 0,029158 / 4,002602 = 0,007285 = 0,7 %...

[BEARBEITEN]

Da E = MC ^ 2 und v = sqrt (KE / (m * 1/2)) können wir feststellen, dass 0,007 kg Masse in 6,2913 e + 14 Joule umgewandelt werden, wodurch die verbleibenden 0,993 kg Masse ~ 35.596 kps bewegen können. Jetzt konnte ich die genaue Mathematik nicht finden, aber laut dieser https://www.wired.com/2014/12/empzeal-earthfall/Wenn ein Objekt von 1au in die Sonne fallen würde, würde seine letzte Reise die letzten 7% der Entfernung in den letzten 13 Stunden zurücklegen. Daraus können wir das Gegenteil annehmen, nämlich dass, wenn Sie mit ~224kps aus der Sonne aussteigen, die Schwerkraft Sie bei 1au zum Stillstand bringt. (Perfekt, um wieder in der bewohnbaren Zone zu landen, wo sich Ihre Dyson-Struktur mit Ihren frischen Baumaterialien befinden könnte), sodass Sie nicht die volle Fluchtgeschwindigkeit der Sonne von 618 kps erreichen müssen, um in eine erdähnliche Umlaufbahn zu gelangen. Das bedeutet, dass Sie nur 0,63 % der Ausgangsleistung des Sterns benötigen, um aufgewirbelte Materie mit der gleichen Produktionsrate dahin auszustoßen, wo Sie sie zum Aufbau Ihrer Zivilisation verwenden können.

[ENDE BEARBEITEN]

... obwohl der tatsächliche Stromverbrauch wahrscheinlich ein bisschen mehr oder weniger ist, da das Massenverhältnis von Fracht zu Schiff undefiniert ist. Auch schwerere Materialien wie Eisen, Sauerstoff usw. werden ebenfalls mehrmals geschmolzen; Wenn Sie also auf sie zielen, glaube ich, dass das Verhältnis von erzeugter Leistung zu Masse Ihres Sterns theoretisch besser ist.

Eine letzte Anmerkung: Dies würde eine Hin- und Rückreise von 128 Tagen erfordern. Am effizientesten wäre es, permanente Bergbaustationen in der Sonne zu haben und nur ein oder zwei Tage damit zu verbringen, Ihre Frachter zu be- und entladen. Wenn Sie also davon ausgehen, dass eine Frachtmission 130 Tage dauert, bedeutet dies, dass Ihre gesamte Flotte in der Lage sein müsste, ~4,7 Billiarden Tonnen Material pro Transport zu transportieren. Oder in Zahlen, die sich Normalbürger vorstellen können, das ist die Transportkapazität von 8,6 Millionen Triple-E-Schwerfrachtschiffen von Maersk.

Angenommen, Ihr Unobtanium ist auch im Kern eines Sterns stabil, können Sie Folgendes tun:

• Sie bauen ein Fusionskraftwerk, das vollständig aus Unobtanium besteht und in der Lage ist, Wasserstoff bis hin zu Eisen zu verarbeiten. Je größer das Kraftwerk, desto besser. Im Idealfall hätte es die gleiche überschüssige Wärmeleistung wie Ihr Stern, Sie möchten vielleicht sogar, dass es etwas Leistung erzeugt, die Sie nicht verwenden, außer es in Form von Wärme abzuleiten. Die Leistung ist nur der Bonus.

• Sie lassen dieses Kraftwerk in den Kern des Sterns fallen und verwenden die erzeugte Energie, um das produzierte Eisen aus dem Kern zu entfernen. Wie Sie das machen, bleibt Ihnen überlassen, aber ich könnte mir einen gigantischen Weltraumaufzug vorstellen, der das Eisen in eine stationäre Umlaufbahn bringt. Sie werden dort einen Eisenplaneten aus dem Abfall des Sterns bauen.

• Der Effekt ist, dass die überschüssige Wärme des Kraftwerks die Energieproduktion des Sterns erhöht. Der Stern ist jedoch selbst ein selbstregulierendes Kraftwerk, sodass der Stern seine eigene Energieproduktion zurückfahren wird . Sie ersetzen also die Wasserstoff-zu-Helium-Fusion ohne Abfallbeseitigung durch die Wasserstoff-zu-Eisen-Fusion mit Abfallbeseitigung.

• Da Sie bis zum Eisen fusionieren, benötigt Ihr Kraftwerk weniger Wasserstoff, um die gleiche Wärmemenge abzugeben. So reicht Ihr Vorrat länger.

• Indem Sie den Abfall entfernen, vermeiden Sie die natürliche Hochregulierung der Leistungsabgabe des Sterns, wenn er altert und beginnt, schwerere Elemente zu verschmelzen. Die späteren Stadien eines Sterns verbrennen ihren Treibstoff viel schneller, zum großen Teil, weil die Leistung des Sterns zunimmt. Sie vermeiden diesen Anstieg, sodass der Kraftstoff länger hält.

• Weil Sie das Eisen entfernen, schrumpft der Stern und wird schließlich seine eigenen natürlichen Fusionsprozesse stoppen. Wenn dies geschieht, wird es kaum mehr als die Brennstoffreserve und der Überschusswärmestrahler des Fusionskraftwerks. Großartig, jetzt können Sie bestimmen, wie schnell (oder langsam) Ihr Stern seinen Treibstoff verbrennt!

• Und die ganze Zeit erhalten Sie wahnsinnige Mengen an angenehmer, leicht nutzbarer elektrischer Energie.

Ich würde mir vorstellen, dass der Aufwand und die Energieanforderungen, um einen solchen Stern nachhaltig zu halten, die aus dem Stern gewonnene Energie bei weitem übersteigen würden. In den sterbenden Stadien eines Sterns kann es energieeffizienter sein, mit dem Aufbau der Gesellschaft zu beginnen, um sich auf den Tod des Sterns vorzubereiten. Dies könnte ein Tagebau auf jeder Welt des Sonnensystems sein, um riesige Raumstationen zu bauen, die möglicherweise Hunderte von Milliarden von Bürgern beherbergen. Das Problem könnte dann sein, wie Sie ohne einen Stern Ihre Zivilisation mit Energie versorgen? Sie können den ungenutzten Kernbrennstoff nach seinem Tod aus dem Stern ernten, um einen kompakteren Fusionsreaktor zu bauen, aus dem sie nahezu 100% extrahieren können. Dies kann die Zivilisation für einige weitere Jahrtausende erhalten, bis sie die Fähigkeit erlangen, ein anderes Sternensystem zu erreichen. Zu diesem Zeitpunkt können sie sich einfach von Stern zu Stern bewegen, um ihn von Wasserstoff zu befreien.