Stjernemaskiner er en klasse af hypotetiske megastrukturer , der bruger strålingen fra en stjerne til at producere brugbar energi . Nogle af deres varianter bruger energi til at skabe fremdrift og give acceleration til stjernen og dens planetsystem i en given retning. Konstruktionen af et sådant system vil gøre det muligt at klassificere dets skabere som en civilisation af den anden type i henhold til Kardashev-skalaen .
Der er tre typer af sådanne megastrukturer.
Et simpelt eksempel på en stjernemaskine er Shkadov-motoren (opkaldt efter Leonid Mikhailovich Shkadov , som først foreslog dens design), eller klasse A-stjernemaskine [1] . En sådan motor er et kraftværk af en stjerneskala, der består af et enormt spejl - et solsejl af tilstrækkeligt store dimensioner, hvis lette tryk er afbalanceret af stjernens gravitationstiltrækning. Da stjernens strålingstryk med tiden vil blive asymmetrisk (det vil sige, at der vil blive udstrålet mere energi i en af retningerne), skaber trykforskellen fremdrift, og stjernen begynder at accelerere i retning af sejlet, der svæver over den. En sådan fremdrift og acceleration ville være ekstremt lille, men et sådant system kunne forblive stabilt i årtusinder. Stjernens planetsystem vil bevæge sig med stjernen selv.
For en stjerne som Solen , med en lysstyrke på 3,85⋅10 26 W og en masse på 1,99⋅10 30 kg, ville det samlede fremstød, der frembringes ved refleksion af halvdelen af solstrålingen, være 1,28⋅10 18 Newton. Over en tidsperiode på 1 million år vil dette give en hastighedsændring på 20 m/s og en afstand fra den oprindelige position på 0,03 lysår. Om en milliard år vil hastigheden være 20 km/s, og afstanden fra den oprindelige position vil være 34.000 lysår, hvilket er lidt mere end en tredjedel af Mælkevejsgalaksens bredde .
En klasse B-stjernemaskine er en Dyson-kugle , eller en af dens varianter, bygget op omkring en stjerne. Ved at bruge temperaturforskellen mellem stjernen og det interstellare medium , giver det dig mulighed for at udvinde energi fra systemet, muligvis ved hjælp af termoelektriske fænomener . I modsætning til Shkadov-motoren er et sådant system ikke designet til at generere tryk. Konceptet med en matryoshka-hjerne er baseret på ideen om en klasse B-maskine, hvor energi udvindes til et bestemt formål: databehandling.
C-klasse stjernemaskinen kombinerer de to tidligere klasser og udfører både fremdrift og kraftproduktion.
En Dyson-skal, hvis indre overflade er delvist spejlet, ville være et sådant system (selvom den, ligesom en almindelig skal, ville have stabilitetsproblemer). Dyson-sfæren er af designet også en Shkadov-motor, hvis arrangementet af de statiske komponenter er asymmetrisk; at tilføje strømproduktionskapacitet til komponenterne i et sådant system er en triviel opgave sammenlignet med at bygge det.
Kaplan motorAstrofysiker Matthew E. Caplan fra University of Illinois har foreslået en type stjernemotor, der bruger den fokuserede stråling fra en stjerne (ved hjælp af klasse A-maskinestatiske spejle) til at opvarme områder på stjernens overflade og skabe stråler af solvind til at samle sig ind i krop af en motorlignende motor Bassard , elektromagnetiske felter. Motoren, ved hjælp af nuklear fusion , producerer en strøm af plasma for at stabilisere dens position i forhold til stjernen og en strøm af radioaktiv oxygen-14 til fremstød. Ved hjælp af elementære beregninger, forudsat maksimal effektivitet, anslår Kaplan, at motoren vil bruge 10 12 kg stjernemateriale pr. sekund til at generere en maksimal acceleration på 10 −9 m/s 2 , hvilket giver en hastighed på 200 km/s om 5 millioner år og en afstand på 10 parsecs i 1 million år. Selvom motoren teoretisk set kunne køre i 100 millioner år, givet den hastighed, hvormed Solens masse går tabt, mener Kaplan, at 10 millioner år er nok til at forhindre en kollision af stjerner [2] . Konceptet blev udviklet efter anmodning fra den populærvidenskabelige YouTube-kanal Kurzgesagt [ 3 ] .