Thermodynamisch möglich, eine Dyson-Kugel zu verstecken?

Dies ist eine sehr nette Frage. Trotzdem denke ich, dass konkrete Antworten von vielen Dingen abhängen, zum Beispiel davon, wie gut Sie die Erkennungstechnologie Ihres Nachbarn einschätzen, wie weit er entfernt ist und so weiter. Es wirft auch die interessante technische Frage auf, wie man einen Wärme-"Kanal" baut - um die gesamte Abwärme an einen Ort zu leiten, an dem sie diskret abgeführt werden kann, z. B. in einen Strahler. Dies ist ein Stück Infrastruktur, über das nicht viele Ingenieure ernsthaft nachgedacht haben!

Beginnen wir mit den Einschränkungen des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik – wie cool könnte die Dyson-Kugel selbst sein? Realistisch gesehen ist die einzige Möglichkeit, wie es selbst Wärme abgeben kann, wahrscheinlich die Strahlung. Lassen Sie also seinen Radius sein$R_D$, und die des Sterns$R_S$. Wir nehmen an, dass wir für eine Strahlungsdumpingtemperatur von entwerfen$T_D$in der Hoffnung, dies so niedrig zu machen, dass die Nachbarn es nicht sehen. Dann die Kraft$P$(Rate des Gewinnens nützlicher Arbeit aus der Dyson-Sphäre) wird durch den reversiblen Fall begrenzt$\left(1-\frac{T_D}{T_S}\right) Q_S$und$Q_D = \frac{T_D}{T_S} Q_S$, wo$T_S$ist die Oberflächentemperatur des Sterns,$Q_S$die Ausgabe des Sterns und$Q_D$die Rate der Abwärmeabgabe an der Dyson-Kugel. Jetzt bedeutet das Stefan-Boltzmann-Gesetz, dass wir das auch haben$Q_D = \frac{R_D^2 T_D^4}{R_S^2 T_S^4} Q_S$. Woher,$R_D^2 T_D^3 = R_S^2 T_S^2$. Seltsamerweise variiert die Mindesttemperatur der Dyson-Kugel genau umgekehrt zur Umlaufzeit im Keplerschen Gesetz (natürlich reiner Zufall)! Wenn die Kugel in der Größenordnung von Plutos Bahnradius liegt und der Stern wie unsere Sonne, erhalten wir$\frac{T_D}{T_S} = \left(\frac{7\times10^5\mathrm{km}}{6\times10^9\mathrm{km}}\right)^{\frac{2}{3}} = 0.01$, so dass wir sie theoretisch mit einer Kugel vergleichbarer Größe wie das Sonnensystem auf eine Größenordnung über der Hintergrundstrahlungstemperatur bringen können. Dies kann ein Problem sein oder auch nicht, je nachdem, wie Ihre Nachbarn zuschauen! Sie können sehen, dass die Kugel furchtbar groß sein muss. Nun, ich habe einige Gespräche über "schwärzer als schwarze" Metamaterialien gehört ( dh solche, die mehr Kraft ausstrahlen als ein schwarzer Körper http://arxiv.org/abs/1109.5444 - ich habe keine Peer-Review-Version davon gesehen und tue es auch nicht vorgeben, es noch zu verstehen), also könnten wir es besser machen als die obige Berechnung mit einer Dyson-Kugel aus einem solchen Metamaterial, wenn sie tatsächlich möglich sind (oder Bill Oddies Ecky Thump Black Pudding-Material verwenden (niemand schwärzer) :) )

Jetzt haben wir fast die gesamte Leistung des Sterns als nützliche, nicht thermalisierte Arbeit erfasst. Wir können es also theoretisch dorthin leiten, wo es benötigt wird, und müssen es dann nach Gebrauch diskret entsorgen. Hier kommt der Wärmekanal ins Spiel. Man könnte sich vorstellen, die Arbeit zu einem kleinen Planeten zu leiten und den Planeten dann in den Fokus eines riesigen Spiegelreflektors zu stellen. Wenn der Spiegel Aberrationen für eine ausgedehnte Quelle von der Größe des Planeten korrigieren könnte, dann könnten Sie theoretisch die Abwärme abstrahlen. Sie müssten eine Art Cassesgrain-Arrangement haben, damit die Beleuchtung auf diesem Planeten wirklich seltsam wäre. Ich schätze, nur die Reichen würden Tageslicht und blauen Himmel sehen.