Wyobraź sobie daleką przyszłość, w której ludzie opuścili błękitną kropkę
i zakładają miasta na planetach oddalonych o tysiące lat świetlnych,
utrzymując galaktyczną sieć handlu i transportu.
Czego potrzebowałaby nasza cywilizacja, by dokonać takiego skoku rozwojowego?
Trzeba rozważyć wiele rzeczy.
Jak wyglądałaby komunikacja?
Jak wyglądałby galaktyczny rząd?
I najważniejsze ze wszystkich,
skąd wzięlibyśmy wystarczającą ilość energii, by zasilić tę cywilizację,
przemysł, terraformowanie i statki kosmiczne?
Astronom Nikołaj Kardaszow zaproponował klasyfikację cywilizacji
według zapotrzebowania energetycznego.
Na pierwszym etapie ewolucji, w którym właśnie się znajdujemy,
źródła energii dostępne na planetach, takie jak paliwa kopalne,
panele słoneczne lub elektrownie atomowe,
powinny wystarczyć na zasiedlenie sąsiednich planet naszego układu,
ale na nic więcej.
Dla cywilizacji na trzecim i ostatnim poziomie
ekspansja na skalę galaktyczną wymagałaby sto miliardów razy
więcej energii niż 385 jottadżuli, które Słońce emituje każdej sekundy.
Bez jakiegoś przełomu w fizyce cząstek elementarnych,
istnieje tylko jedno wystarczające źródło energii,
supermasywna czarna dziura.
Wizja czarnych dziur jako źródła energii wydaje się sprzeczna z intuicją,
ale tym właśnie są dzięki dyskom akrecyjnym,
czyli okrągłym, płaskim strukturom z materii wpadającej w horyzont zdarzeń.
Z powodu zachowania momentu pędu
cząstki nie wpadają prosto do czarnej dziury,
ale powoli poruszają się ruchem spiralnym.
Ze względu na silne pole grawitacyjne czarnej dziury,
cząstki te zamieniają swoją energię potencjalną na kinetyczną,
w miarę zbliżania się do horyzontu zdarzeń.
Oddziaływania między cząstkami pozwalają energii kinetycznej
promieniować w przestrzeń,
z zaskakującą efektywnością przekształcania masy na energię.
6% dla nieobracających się czarnych dziur i do 32% dla obracających się.
To drastycznie przyćmiewa rozszczep jądra atomowego,
obecnie najbardziej efektywnego i szeroko dostępnego mechanizmu
wydobywania energii z masy.
Rozszczepianie przekształca tylko 0,08% atomu uranu w energię.
Kluczem do ujarzmienia tej mocy może być sfera Dysona,
struktura wymyślona przez fizyka Freemana Dysona.
W latach 60. Dyson założył, że zaawansowana cywilizacja planetarna
może zbudować sferę wokół gwiazdy macierzystej,
przechwytując na swoje potrzeby całą wyemitowaną energię.
Podobna, choć znacznie bardziej skomplikowana konstrukcja,
mogłaby teoretycznie zostać zastosowana do czarnych dziur.
Aby produkować energię, czarne dziury muszą być stale zasilane,
więc nie pokrywalibyśmy ich w całości sferą.
Nawet gdybyśmy to zrobili, strumienie plazmy wystrzeliwujące z biegunów
wielu supermasywnych czarnych dziur
rozerwałyby na strzępy każdą konstrukcję na swojej drodze.
Zamiast tego, możemy zaprojektować jakiś rodzaj pierścienia Dysona,
wykonanego z ogromnych, zdalnie sterowanych kolektorów.
Zapełniłyby orbitę wokół czarnej dziury,
może na płaszczyźnie dysku akrecyjnego, ale dalej.
Urządzenia te mogłyby wykorzystywać panele lustrzane
do przesyłania zgromadzonej energii do elektrowni
albo magazynować ją w bateriach.
Musielibyśmy ustawić kolektory w odpowiedniej odległości.
Zbyt blisko stopiłyby się od wypromieniowanej energii.
Za daleko zebrałyby tylko maleńki ułamek dostępnej energii,
a gwiazdy krążące wokół czarnej dziury mogłyby zakłócić ich pracę.
Potrzebny byłby silnie odblaskowy materiał jak hematyt,
w ilości kilkukrotnie przewyższającej wielkość Ziemi,
plus zniszczenie kilku planet do stworzenia legionu robotów budowlanych.
Tak zbudowany pierścień Dysona byłby technologicznym arcydziełem,
zasilającym cywilizację rozsianą po wszystkich ramionach galaktyki.
To wszystko może wydawać się szalonymi spekulacjami,
ale już obecny kryzys energetyczny
stawia nas przed problemem wyczerpywania się zasobów planety.
Zawsze będą potrzebne nowe sposoby zrównoważonej produkcji energii,
zwłaszcza że ludzkość dąży do przetrwania
i technologicznej ewolucji.
Być może gdzieś już istnieje cywilizacja,
która ujarzmiła te astronomiczne giganty.
Może nawet będziemy mogli to potwierdzić,
obserwując okresowo przyćmione światło z czarnej dziury,
gdy elementy pierścienia Dysona przesuwają się między nami a nią.
A może te superstruktury są skazane na pozostanie w sferze teorii.
Tylko czas i inwencja naukowa mogą na to odpowiedzieć.