Could we steal the power of a black hole? - Fabio Pacucci

Translator: Trayana Hristova Reviewer: Anton Hikov

Imagine a distant future when humans reach beyond our pale blue dot,

Представете си бъдеще, в което хората са достигнали отвъд бледата синя точица,

forge cities on planets thousands of light-years away,

издигайки градове на планети на хиляди светлинни години

and maintain a galactic web of trade and transport.

и запазвайки галактическа мрежа за търговия и транспорт.

What would it take for our civilization to make that leap?

Какво би било за нашата цивилизация да направи този скок?

There are many things to consider— how would we communicate?

Има много неща, които да обмислим -- как ще комуникираме?

What might a galactic government look like?

Какво би представлявало галактическо правителство?

And one of the most fundamental of all:

И един от най-фундаменталните въпроси:

where would we get enough energy to power that civilization—

откъде ще вземем достатъчно енергия, за да захраним тази цивилизация --

its industry, its terraforming operations, and its starships?

нейната индустрия, действията по изготвянето й и космическите кораби?

An astronomer named Nikolai Kardashev proposed a scale

Астронавт на име Николай Кардашев предлага скала,

to quantify an evolving civilization’s increasing energy needs.

за да изчисли нуждата на развиваща се цивилизация от енергия.

In the first evolutionary stage, which we’re currently in,

В първите стадии на еволюция, в които в момента се намираме,

planet-based fuel sources like fossil fuels,

горива на растителна основа като изкопаемите горива,

solar panels and nuclear power plants

соларните панели и атомни електрически централи

are probably enough to settle other planets inside our own solar system,

вероятно са достатъчно, за да се установим на други планети в Слънчевата система,

but not much beyond that.

но само дотам.

For a civilization on the third and final stage,

За цивилизация в третия и последен стадий,

expansion on a galactic scale would require about 100 billion times

разрастване в галактическия смисъл би изисквало около 100 милиарда пъти

more energy than the full 385 yotta joules our sun releases every second.

повече енергия от 385-те йота джаула, които Слънцето ни излъчва всяка секунда.

Barring a breakthrough in exotic physics,

Изключвайки революционна идея в екзотичната физика,

there’s only one energy source that could suffice:

има само един източник, който би могъл да задоволи тази нужда:

a supermassive black hole.

супермасивна черна дупка.

It’s counterintuitive to think of black holes as energy sources,

Противно на логиката е да мислим за черните дупки като източници на енергия,

but that’s exactly what they are, thanks to their accretion disks:

но те са точно това, благодарение на срастнатите си дискове: кръгли,

circular, flat structures formed by matter falling into the event horizon.

плоски структури, образувани от материя, падаща в хоризонта на събитията.

Because of conservation of angular momentum,

Заради запазване на момента на импулса,

particles there don’t just plummet straight into the black hole.

частиците не могат просто да падат право надолу в дупката.

Instead, they slowly spiral.

Вместо това, те бавно описват спирали.

Due to the intense gravitational field of the black hole,

Заради интензивното гравитационно поле на черната дупка,

these particles convert their potential energy to kinetic energy

тези частици преобразуват потенциалната си енергия в кинетична,

as they inch closer to the event horizon.

докато се приближават към хоризонта на събитията.

Particle interactions allow for this kinetic energy

Взаимодействието между частиците позволява на кинетичната енергия

to be radiated out into space

да бъде излъчена в космоса

at an astonishing matter-to-energy efficiency:

при удивителна ефективност, що се отнася до материя към енергия:

6% for non-rotating black holes, and up to 32% for rotating ones.

6% за не въртящи се черни дупки и 32% за въртящи се.

This drastically outshines nuclear fission,

Това драстично засенчва ядреното делене,

currently the most efficient widely available mechanism

който е засега най-ефикасният и достъпен механизъм

to extract energy from mass.

да се извлича енергия от маса.

Fission converts just 0.08% of a Uranium atom into energy.

Деленето преобразува само 0,08% от атома на урана в енергия.

The key to harnessing this power may lie in a structure

Ключът към събирането на тази енергия може да се крие в структурата,

devised by physicist Freeman Dyson, known as the Dyson sphere.

измислена от физика Фриймън Дайсън, позната като сфера на Дайсън.

In the 1960s, Dyson proposed that an advanced planetary civilization

През 60-те години Дайсън предлага, че напредничева цивилизация

could engineer an artificial sphere around their main star,

би могла да построи изкуствена сфера около главната си звезда,

capturing all of its radiated energy to satisfy their needs.

улавяйки излъчваната енергия, за да задоволява нуждите си.

A similar, though vastly more complicated design

Подобен, макар и много по-сложен дизайн

could theoretically be applied to black holes.

би могъл, теоритично, да бъде приложен и за черна дупка.

In order to produce energy, black holes need to be continuously fed—

За да произвеждат енергия, черните дупки трябва непрекъснато да бъдат хранени --

so we wouldn’t want to fully cover it with a sphere.

така че не бихме искали изцяло да я покрием със сфера.

Even if we did, the plasma jets that shoot from the poles

Дори и ако го направим, релативистичните струи плазма

of many supermassive black holes

от много супермасивни черни дупки

would blow any structure in their way to smithereens.

биха издухали всяка структура на парченца.

So instead, we might design a sort of Dyson ring,

Вместо това, бихме могли да построим нещо като пръстен на Дайсън,

made of massive, remotely controlled collectors.

направен от масивни и контролирани колектори.

They’d swarm in an orbit around a black hole,

Те ще се реят в орбита около черна дупка,

perhaps on the plane of its accretion disk, but farther out.

може би дори в самолет около акреционния й диск, но по-далеч.

These devices could use mirror-like panels

Тези устройства могат да използват панели като огледала,

to transmit the collected energy to a powerplant,

за да пренасочват събраната енергия в електрическа централа

or a battery for storage.

или в батерии за запас.

We’d need to ensure that these collectors are built at just the right radius:

Ще трябва да се убедим, че тези колектори са построени с точния радиус:

too close and they’d melt from the radiated energy.

прекалено близко и биха се разтопили от излъчваната енергия.

Too far, and they’d only collect a tiny fraction of the available energy

Прекалено далече и биха събирали само малка част от достъпната енергия

and might be disrupted by stars orbiting the black hole.

и могат да се разстройват от звезди около черната дупка.

We would likely need several Earths worth of highly reflective material

Вероятно ще са ни необходими няколко Земи като силно отразяващ материал

like hematite to construct the full system—

като хематит, за да построим пълната система --

plus a few more dismantled planets to make a legion of construction robots.

плюс още няколко разрушени планети, за да направим легион от роботи строители.

Once built, the Dyson ring would be a technological masterpiece,

Веднъж построен, пръстенът на Дайсън би бил технологично чудо,

powering a civilization spread across every arm of a galaxy.

захранвайки цивилизации, разпръснати из всеки ръкав на галактика.

This all may seem like wild speculation.

Всичко това може да изглежда като спекулация.

But even now, in our current energy crisis,

Но дори сега, в сегашната енергийна криза,

we’re confronted by the limited resources of our planet.

се сблъскваме с ограничените ресурси на планетата си.

New ways of sustainable energy production will always be needed,

Нови начини за устойчиво извличане на енергия винаги ще бъдат нужни,

especially as humanity works towards the survival

особено след като човечеството работи към оцеляване

and technological progress of our species.

и технологичен прогрес на вида ни.

Perhaps there’s already a civilization out there

Може би вече има цивилизация някъде там,

that has conquered these astronomical giants.

която е успяла да надвие тези астрономически гиганти.

We may even be able to tell

Можем дори да сме способни да кажем,

by seeing the light from their black hole periodically dim

виждайки светлината от тяхната черна дупка периодично затъмнена,

as pieces of the Dyson ring pass between us and them.

докато парчета от пръстена на Дайсън минават между нас и тях.

Or maybe these superstructures are fated to remain in the realm of theory.

Или може би тези суперструктури са обречени да си останат само теория.

Only time— and our scientific ingenuity— will tell.

Само времето -- и научната ни изобретателност -- ще покаже.