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

Translator: Phuong Anh Lai Reviewer: Ly Nguyễn

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

Hãy tưởng tượng một tương lai, khi con người vượt ra khỏi đốm xanh mờ này

forge cities on planets thousands of light-years away,

tiến đến thành phố thuộc những hành tinh cách chúng ta hàng ngàn năm ánh sáng,

duy trì một mạng lưới ngân hà để hoạt động giao thương và vận tải.

and maintain a galactic web of trade and transport.

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

Nền văn minh loài người cần làm gì để thực hiện điều này?

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

Có nhiều điều cần cân nhắc như: Làm sao để chúng ta giao tiếp?

What might a galactic government look like?

Chính phủ điều hành ngân hà sẽ trông như thế nào?

And one of the most fundamental of all:

Và điều cốt yếu nhất:

where would we get enough energy to power that civilization—

Chúng ta sẽ lấy năng lượng từ đâu để cung cấp cho nền văn minh-

its industry, its terraforming operations, and its starships?

nền công nghiệp, sự chuyển đổi môi trường sống phù hợp với loài người và

An astronomer named Nikolai Kardashev proposed a scale

Nhà phi hành gia Nikolai Kardashev đã đặt ra một loại thang đo

to quantify an evolving civilization’s increasing energy needs.

định lượng nhu cầu năng lượng của xã hội tiến hóa.

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

Trong giai đoạn đầu của sự tiến hóa, giai đoạn mà chúng ta đang trải qua,

planet-based fuel sources like fossil fuels,

Hành tinh gốc cung cấp nhiên liệu chẳng hạn như nhiên liệu hóa thạch,

solar panels and nuclear power plants

Tấm quang năng và những nhà máy năng lượng hạt nhân

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

có lẽ dùng đủ để ổn định những hành tinh khác trong hệ mặt trời,

but not much beyond that.

nhưng sẽ không vượt qua ngưỡng đó được.

For a civilization on the third and final stage,

Với một nền văn minh trong giai đoạn thứ ba và giai đoạn cuối,

expansion on a galactic scale would require about 100 billion times

sự khai triển ở mức độ ngân hà sẽ cần gấp khoảng 100 tỉ lần,

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

nhiều hơn 385 Yotta Jun năng lượng mà mặt trời phóng ra mỗi giây.

Barring a breakthrough in exotic physics,

Trừ những điểm ngắt trong vật lý ngoại lai

there’s only one energy source that could suffice:

chỉ có một nguồn năng lượng có thể đáp ứng đủ:

a supermassive black hole.

một hố đen vũ trụ khổng lồ.

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

Thật kì lạ khi chúng ta xem hố đen như một nguồn năng lượng,

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

nhưng chính xác là như vậy, nhờ vào những chiếc đĩa bồi tụ của chúng:

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

chuyển động vòng, cấu trúc phẳng được tạo từ vật chất xoáy vào trung tâm.

Because of conservation of angular momentum,

Nhờ vào sự bảo toàn năng lượng của mô-men động lượng,

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

Những hạt vật chất không bị rơi thẳng vào trong hố đen.

Instead, they slowly spiral.

Thay vào đó, chúng chuyển động theo hình xoắn ốc một cách chậm rãi.

Due to the intense gravitational field of the black hole,

Do trường hấp dẫn dữ dội của hố đen,

these particles convert their potential energy to kinetic energy

những hạt vật chất chuyển hóa thế năng thành động năng

as they inch closer to the event horizon.

khi chúng chuyển động dần dần vào tâm.

Những sự tác động qua lại của các hạt cho phép động năng

Particle interactions allow for this kinetic energy

to be radiated out into space

được tỏa vào không gian

at an astonishing matter-to-energy efficiency:

với một hiệu suất khối lượng - năng lượng đáng kể:

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

6% cho những hố đen không xoay, và đến 32% cho những hố xoay.

This drastically outshines nuclear fission,

Nó chiếu sáng phản ứng phân hạch rất mạnh,

currently the most efficient widely available mechanism

hiện tại đây là cỗ máy có sẵn rộng lớn và hiệu quả nhất

to extract energy from mass.

để thu gom năng lượng từ khối lượng.

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

Sự phân hạch chỉ biến đổi 0.08% của một nguyên tử Urani thành năng lượng.

The key to harnessing this power may lie in a structure

Giải pháp cho thiết bị để khai thác nguồn năng lượng này có lẽ là cấu trúc

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

phát minh bởi nhà vật lý Freeman Dyson, được biết đến với tên Quả cầu Dyson.

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

Vào năm 1960, Dyson đã đề xuất rằng một nền văn minh tiên tiến

could engineer an artificial sphere around their main star,

có thể xây dựng một quả cầu nhân tạo xung quanh chính hành tinh đó,

giữ lại tất cả năng lượng mà nó phát ra để phục vụ cho nhu cầu của họ.

capturing all of its radiated energy to satisfy their needs.

A similar, though vastly more complicated design

Một thứ tương tự, nhưng sẽ cần thiết kế phức tạp và khổng lồ hơn

could theoretically be applied to black holes.

về mặt lý thuyết có thể sẽ áp dụng được vào hố đen.

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

Để sản xuất năng lượng, những chiếc hố đen cần được cung cấp liên tục

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

nên chúng ta sẽ không muốn bao nó hoàn toàn trong một quả cầu.

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

Dù chúng ta có làm được thì những tia plasma bắn ra từ các cực

of many supermassive black holes

của những chiếc hố đen siêu khối lượng

would blow any structure in their way to smithereens.

sẽ thổi bay tất cả những gì trên đường đi của nó thành từng mảnh.

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

Vậy nên, chúng ta sẽ thiết kế một thứ kiểu như cái đai Dyson,

made of massive, remotely controlled collectors.

cấu tạo bởi những chiếc điều khiển từ xa khổng lồ.

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

Chúng cùng chuyển động theo một quỹ đạo xung quanh cái hố đen,

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

có thể trên mặt phẳng của đĩa bồi tụ, nhưng xa hơn.

These devices could use mirror-like panels

Những thiết bị này có thể dùng như những mảnh gương

to transmit the collected energy to a powerplant,

chuyển giao nguồn năng lượng thu thập được thành một nhà máy hạt nhân,

or a battery for storage.

hoặc một bộ pin tích lũy.

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

Chúng ta cần đảm bảo rằng những tấm năng lượng này được dựng đúng với bán kính

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

quá gần chúng sẽ bị nấu chảy bởi năng lượng phát ra.

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

Quá xa chúng chỉ có thể nhận được một phần nhỏ năng lượng

and might be disrupted by stars orbiting the black hole.

và sẽ bị gián đoạn bởi những ngôi sao quay quanh chiếc hố.

We would likely need several Earths worth of highly reflective material

Chúng ta gần như cần vài vật liệu có tính tương phản cao

like hematite to construct the full system—

chẳng hạn như Hematit để xây dựng toàn bộ hệ thống

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

thêm một vài hành tinh bị phá hủy, để làm một quân đoàn robot xây dựng.

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

Một khi xây thành công, vành đai Dyson sẽ là kiệt tác công nghệ kỹ thuật,

powering a civilization spread across every arm of a galaxy.

cung cấp nguyên liệu cho sự khai hóa nền văn minh đến từng nhánh của ngân hà.

This all may seem like wild speculation.

Đây có thể là một sự nghiên cứu ngông cuồng.

Ngay cả bây giờ, chúng ta vẫn đang trải qua khủng hoảng năng lượng

But even now, in our current energy crisis,

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

chúng ta đối diện với sự hạn chế tài nguyên trong chính hành tinh của mình.

New ways of sustainable energy production will always be needed,

Những cách sản xuất năng lượng bền vững mới luôn luôn cần thiết,

especially as humanity works towards the survival

đặc biệt khi loài người luôn làm việc hướng tới sự sống

and technological progress of our species.

và tiến bộ khoa học của nhân loại.

Perhaps there’s already a civilization out there

Có thể đã tồn tại một nền văn minh ngoài kia

that has conquered these astronomical giants.

đã chinh phục được những thành tựu thiên văn phi vĩ đại.

We may even be able to tell

Chúng ta có thể biết được

by seeing the light from their black hole periodically dim

khi nhìn thấy ánh sáng từ hố đen sáng mập mờ theo chu kì

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

như những mảnh vành Dyson truyền đi qua lại giữa họ và chúng ta.

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

Hoặc những siêu cấu trúc này vĩnh viễn chỉ có thể nằm trên lý thuyết.

Only time— and our scientific ingenuity— will tell.

Thời gian và sự khéo léo của khoa học kỹ thuật sẽ trả lời.