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

Переводчик: Rostislav Golod Редактор: Anna Kotova

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

Представьте далёкое будущее,

где люди поселятся за пределами нашей «бледно-голубой точки»,

forge cities on planets thousands of light-years away,

построят города на планетах за тысячи световых лет от нас

and maintain a galactic web of trade and transport.

и будут содержать галактическую торговую и транспортную сеть.

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

Что потребуется от нашей цивилизации, чтобы совершить такой прыжок в будущее?

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

Существует немало вопросов: как мы будем обмениваться информацией?

What might a galactic government look like?

В какой форме будет существовать галактическое правительство?

And one of the most fundamental of all:

И, наконец, фундаментальный вопрос:

where would we get enough energy to power that civilization—

где мы возьмём достаточно энергии, чтобы обеспечить новую цивилизацию,

its industry, its terraforming operations, and its starships?

её промышленность, терраформирование и космические корабли?

An astronomer named Nikolai Kardashev proposed a scale

Астрофизк по имени Николай Кардашёв предложил специальную шкалу оценки

to quantify an evolving civilization’s increasing energy needs.

роста энергетических потребностей по мере развития цивилизации.

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

Для цивилизаций первого типа, к которой сейчас относится цивилизация людей,

planet-based fuel sources like fossil fuels,

достаточно планетарных источников энергии, например, ископаемого топлива,

solar panels and nuclear power plants

солнечных батарей и атомных электростанций,

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

чтобы колонизировать другие планеты внутри Солнечной системы,

but not much beyond that.

но не за её пределами.

For a civilization on the third and final stage,

Для цивилизации наивысшего третьего типа

expansion on a galactic scale would require about 100 billion times

на её расширение до галактических масштабов потребуется

примерно в 100 миллиардов больше энергии,

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

это больше, чем 385 иоттаджоулей, вырабатываемых Солнцем за одну секунду.

Barring a breakthrough in exotic physics,

Если не произойдёт прорыв в физике элементарных частиц,

there’s only one energy source that could suffice:

существует только один источник энергии, мощности которого будет достаточно, —

a supermassive black hole.

сверхмассивная чёрная дыра.

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

Может показаться нелогичным использовать чёрные дыры в качестве источников энергии,

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

но они ими являются благодаря аккреционным дискам —

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

круговым плоским структурам,

сформированным материей, падающей на горизонт событий.

Because of conservation of angular momentum,

По закону сохранения углового момента,

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

частицы в них не просто летят прямо в чёрную дыру,

Instead, they slowly spiral.

а медленно движутся по спирали.

Due to the intense gravitational field of the black hole,

Поскольку чёрная дыра обладает мощным гравитационным полем,

these particles convert their potential energy to kinetic energy

потенциальная энергия этих частиц превращается в кинетическую

as they inch closer to the event horizon.

по мере приближения их к горизонту событий.

Particle interactions allow for this kinetic energy

Из-за взаимодействия частиц кинетическая энергия

to be radiated out into space

выделяется в космос

at an astonishing matter-to-energy efficiency:

с поражающей воображение энергоэффективностью —

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

6% для невращающихся и до 32% для вращающихся чёрных дыр.

This drastically outshines nuclear fission,

Это кардинально превосходит эффективность реакций по делению ядер,

currently the most efficient widely available mechanism

наиболее эффективного из доступных нам процессов извлечения энергии из массы.

to extract energy from mass.

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

В результате расщепления атома урана удаётся получить всего лишь 0,08% энергии.

The key to harnessing this power may lie in a structure

Инструментом использования этих мощностей может стать структура,

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

предложенная физиком Фрименом Дайсоном и названная сферой Дайсона.

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

В 1960-е годы Дайсон выдвинул гипотезу, что развитая планетарная цивилизация

could engineer an artificial sphere around their main star,

может построить вокруг главной звезды искусственную сферу,

capturing all of its radiated energy to satisfy their needs.

она будет захватывать

всю излучаемую чёрной дырой энергию, которая обеспечит все потребности планеты.

A similar, though vastly more complicated design

Теоретически подобное, но только гораздо более сложное устройство

could theoretically be applied to black holes.

могло бы применяться на чёрных дырах.

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

Для производства энергии чёрные дыры должны постоянно подпитываться,

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

поэтому мы бы не смогли их полностью накрыть сферой.

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

Даже если бы нам это удалось, потоки плазмы,

of many supermassive black holes

исходящие с полюсов многих сверхмассивных чёрных дыр,

would blow any structure in their way to smithereens.

смогут вдребезги разбить любую преграду на своём пути.

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

Поэтому мы можем сконструировать нечто типа кольца Дайсона

made of massive, remotely controlled collectors.

из гигантских дистанционно управляемых коллекторов энергии.

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

Они будут обращаться по орбите вокруг чёрной дыры, возможно,

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

по периметру аккреционного диска, но только намного дальше от центра.

These devices could use mirror-like panels

На этих устройствах, скорее всего, будут установлены отражающие панели,

to transmit the collected energy to a powerplant,

которые будут передавать собранную энергию энергетической установке

or a battery for storage.

или батарее для хранения.

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

Мы должны рассчитать оптимальный радиус для таких коллекторов:

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

если поместить их слишком близко, то они расплавятся от излучаемой энергии,

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

если слишком далеко, то они смогут собирать лишь крупицы доступной энергии,

and might be disrupted by stars orbiting the black hole.

им также будут мешать звёзды, вращающиеся вокруг чёрной дыры.

We would likely need several Earths worth of highly reflective material

Вероятно, на производство всего комплекса отражательных материалов

из такого материала, как гематит, уйдёт несколько планет размера Земли,

like hematite to construct the full system—

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

ещё парочку придётся разобрать для выпуска огромной армии роботов-строителей.

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

Если удастся построить кольцо Дайсона, то оно станет настоящим чудом техники,

powering a civilization spread across every arm of a galaxy.

благодаря которому наша цивилизация сможет распространиться на все стороны галактики.

This all may seem like wild speculation.

Всё это может показаться сумасбродной идеей.

But even now, in our current energy crisis,

Однако уже сегодня мы переживаем энергетический кризис

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

и сталкиваемся с ограниченными ресурсами на нашей планете.

New ways of sustainable energy production will always be needed,

Нам как никогда нужны новые источники экологически чистой энергии,

especially as humanity works towards the survival

особенно если мы стремимся

and technological progress of our species.

к выживанию и техническому прогрессу рода человеческого.

Perhaps there’s already a civilization out there

Возможно, где-то там уже существует разумная цивилизация,

that has conquered these astronomical giants.

уже покорившая астрономических гигантов.

We may even be able to tell

Вполне вероятно, что то, что мы видим,

by seeing the light from their black hole periodically dim

когда периодически приглушается свет, исходящий от чёрной дыры,

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

это и есть части кольца Дайсона, проходящие между нами и чёрными дырами.

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

Или возможно, что всем этим исполинам так и суждено остаться в мире фантастики.

Only time— and our scientific ingenuity— will tell.

Лишь время — и наша научная мысль — покажут.