В 2024 году международная команда ученых обнаружила в космосе семь объектов, кандидатур на звание сфер Дайсона — структуры, характеризующиеся избыточным инфракрасным излучением, которые могут свидетельствовать о существовании инопланетных астроинженерных сооружений. Авторы нового исследования провели детальное изучение самого «яркого» кандидата с использованием высокочувствительных наземных радиотелескопов, что позволило раскрыть новые аспекты природы этих загадочных объектов.

В 1960 году американский физик Фримен Дайсон выдвинул гипотезу, согласно которой развивающиеся внеземные цивилизации строят гигантские астроинженерные структуры вокруг своих звезд для эффективного использования их энергии. Он описывал сферическую оболочку, окружённую звёздным светом, радиус которой сопоставим с орбитами планет. Позже эти теоретические конструкции получили название сферы Дайсона.

Если такие мегаструктуры действительно существуют, их можно теоретически обнаружить по избыточному инфракрасному излучению, испускаемому нагреваемой внутри оболочкой. Таким образом, признаком сферы Дайсона является отвлекающий источник инфракрасного излучения с нетипичным спектром, не поддающимся объяснению с точки зрения астрофизических процессов, но соответствующий моделям сфер Дайсона с температурой от 100 до 700 кельвин. На протяжении более 60 лет астрономы пытаются найти подобные объекты, анализируя данные о космических телах с аномальным излучением.

В 2024 году две группы астрономов из Швеции и Италии опубликовали результаты поиска кандидатов в сферы Дайсона. Ученые исследовали пять миллионов звезд Млечного Пути и обнаружили семь кандидатов с признаками избыточного инфракрасного излучения, все они находились в непосредственной близости от красных карликов (спектральный класс M).

Астрофизики из Великобритании, Мальты и участников американского проекта по поиску внеземных цивилизаций SETI решили подробнее изучить ранее обнаруженные объекты и выяснить, могут ли они считаться настоящими кандидатами в сферы Дайсона. Ученые сосредоточились на самом выдающемся из них — объекте G.

Этот объект выделялся по двум причинам. Во-первых, данные инфракрасного космического телескопа WISE, использованного предыдущей командой исследователей, указали на то, что потенциальная сфера испускает в ИК-диапазоне избыточное тепло, что соответствует теории Фримена Дайсона — гипотетическая оболочка вокруг звезды должна поглощать её свет и переизлучать энергию в виде тепла.

Во-вторых, объект G оказался наиболее заметным в радиодиапазоне среди всех кандидатов. Это давало основания полагать возможную активность радиотехнологий инопланетной цивилизации (например, передачу энергии или сброс «тепловых отходов» через радиоволны).

Для проверки гипотезы астрономы применили наземную сеть из семи радиотелескопов, объединённых в интерферометр — e-MERLIN (Великобритания). Это устройство обеспечивает высокое разрешение, позволяющее разграничить компактные источники, такие как сфера Дайсона, от протяженных объектов, например, галактик. Кроме того, использовалась европейская РСДБ-сеть — глобальная сеть радиотелескопов, способная детектировать мельчайшие детали в радиосигналах.

Анализ данных показал, что истинный источник радиоволн (с температурой 108 кельвин) расположен значительно за пределами Млечного Пути, и его координаты не совпали с положением объекта-кандидата. Это указывало на то, что он оказался расположенным за красным карликом, вокруг которого исследователи предполагали существование гипотетической сферы Дайсона. Сигналы источника «накладывались» на данные наблюдений, создавая иллюзию техносигнатуры. Об этом учёные сообщили в статье, опубликованной на сайте электронного архива препринтов arXiv.org.

По результатам исследования было установлено, что объект G объясняется присутствием фоново источника радиоизлучения — активным галактическим ядром (AGN), представляющим собой сверхмассивную черную дыру в центре далекой галактики. Эта черная дыра поглощает окружающее вещество и затем «выплевывает» энергию в виде радиоволн. AGN часто окружены пылевыми облаками, которые нагреваются и светятся в инфракрасном диапазоне. Таким образом, происходит «двойной» эффект: активное галактическое ядро ярко «светится» как в радиодиапазоне, так и в ИК-диапазоне, создавая обманчивые признаки сферы Дайсона.

Дополнительный анализ других кандидатов в сферы Дайсона показал, что природа как минимум еще двух из них также может быть объяснена фоновыми источниками радиоизлучения — активными галактическими ядрами.

Космический телескоп оптического диапазона Gaia и инфракрасная орбитальная обсерватория WISE, находившиеся в распоряжении астрономов из Швеции и Италии, не смогли провести различие между близкой звездой с гипотетической мегаструктурой и удалённым активным ядром галактики. Исключительно наземные радиотелескопы с высоким разрешением, такие как e-MERLIN, смогли «увидеть» эту разницу.

Исследователи не обнаружили убедительных доказательств существования сфер Дайсона среди трёх проверенных кандидатов, но, тем не менее, получили новые подробности, касающиеся анализа космических данных. Это стало шагом вперёд, а не тупиковым ходом — теперь процесс поиска станет ещё более точным.

Астрофизики планируют всесторонне изучить оставшихся кандидатов с помощью радиотелескопов нового поколения, таких как крупнейший в мире радиоинтерферометр SKA (Square Kilometer Array), открытие которого ожидается в конце 2020-х годов. Его чувствительность будет в 50 раз выше, чем у современных инструментов, и в случае существования сфер Дайсона, SKA сможет с лёгкостью отделить их от космического «шума».

На данной иллюстрации, созданной 4 октября 2017 года, представлено гипотетическое неровное пылевое кольцо, вращающееся вокруг KIC 8462852, более известной как звезда Бояджяна или звезда Табби. В течение нескольких дней звезда демонстрировала аномальные падения яркости, сопровождаясь едва заметными, но долговременными тенденциями к затемнению. Ученые предложили различные объяснения такого необычного поведения, начиная с гипотезы о поглощении звезды Табби планеты и заканчивая вариантами, связанными с инопланетными "мегаструктурами", поглощающими световое излучение звезды. Тем не менее, исследования, проведенные с участием миссий NASA "Спитцер" и "Свифт", а также бельгийской обсерватории AstroLAB IRIS, указывают на то, что причиной продолжительного затемнения, вероятнее всего, является неравномерное движение пылевого облака вокруг звезды.

Узнайте больше о загадочной звезде, названной в честь Табеты Бояджян, постдока Йельского университета, которая впервые открыла её с помощью усилий гражданских ученых.

5)  Нет единой системы планового обслуживания.

6)  Сами службы раскинуты хаотично и не решают проблемы вместе.

7)  Беспорядочная застройка ведёт к беспорядочному трафику.

8)  Сбор и утилизация мусора на низком уровне.

9)  Нет единой диспетчерской службы по городу (может где-то и есть, накидайте примеров и функционала, интересно почитать)

10)  Ну и сезонные проблемы: снег, дождь, ветер, град и т.д.

Это естественно не все проблемы, но всё это влияет на безопасность людей, бесперебойность работы всего города и общую стоимость ремонтов и обслуживания, а значит и налоги.

Для борьбы с частью проблем, самый простой выход — это накрыть город куполом и радоваться жизни. От атмосферных осадков это конечно спасёт, но не решит проблем взаимодействия служб и стихийной застройки, плюс создаст те же проблемы с очисткой воздуха, не говоря уже о парниковом эффекте.

В общем, по задумке город должен быть частично заглубленным, весь основной грузопассажирский трафик должен быть под поверхностью земли. Это могут быть и галереи со стеклянной крышей, так что не надо думать, что я планирую лишить людей солнечного света. Основная цель – это всё же исключение влияния времён года на работу города. И только потом возможное использование города как бункера. Изначально все жилые зоны будут на поверхности, как парки и открытые развлекательные комплексы. Под землёй будут лишь зоны, которые в режиме бункера можно будет оперативно переоборудовать под жилые, а в мирное время использовать для других нужд, чтобы ничто не простаивало зря.

Теперь хотел бы ответить на пару возникших вопросов.

1) Много неплодородного грунта, который некуда будет девать.

По всему миру ведутся разработки месторождений, из которых добываются тысячи тонн неплодородного грунта.  Вы где-нибудь видели эти кучи на поверхности? Весь этот грунт либо сбрасывается в овраги/отвалы, либо рекультивируется, либо используется при производстве стройматериалов. В наше время вторичная переработка вполне реальная вещь, поэтому приличную часть грунта скорее всего удастся переработать и использовать при строительстве (если знаете практические методы переработки, прошу накидать ссылок, интересно будет почитать и учесть при проектировании). Оставшийся же грунт можно будет использовать для засыпки подземной части города, а сверху уже облагородить плодородным грунтом, предварительно снятым перед копкой и хранимым отдельно.

2) Высокая нагрузка на постройки.

Учитывая, что при добыче ископаемых копаются проходки и огромные пещеры на многокилометровых глубинах, и они не обваливаются даже при отсутствии бетонирования, не думаю, что нагрузка будет такой уж большой. Город же будет рассредоточен по площади, разбит на участки для безопасности, и везде будет своя нагрузка. Ничего нового в проектировании тут нет.

3)  Часто ломается вентиляция.

Тут следует учесть, что город может использоваться в разных режимах, но в основе всё равно будет зональная вентиляция. А все проблемы сейчас – это опять же примитивное отсутствие четкого разделения зон ответственности, которое решается совершенствованием инструкций и контроля.

Сразу хочу отметить, что в режиме бункера нет необходимости постоянно снабжать чистым воздухом абсолютно все помещения, для экономии можно будет часть неиспользуемых зон отключать.

Так же упомяну возможность санитарного контроля зон и дезинфекцию воздуха через эти же вент системы в обоих режимах работы.

3) Возможное затопление

Это вполне решается зональностью, дренажными системами и тем же распределением зон ответственности для своевременного обслуживания. Учитывая планируемую конфигурацию, достаточно будет своевременно чистить дренажи и периодически испытывать их функциональность. Это будет решаться на уровне инструкций по взаимодействию и разграничением зон ответственности с автоматизацией системы контроля.

Так же заранее хочу сказать, что в итоге, при правильном планировании всей инфраструктуры, экономия на её обслуживании должна компенсировать удорожание стоимости постройки. Я не планирую проектировать дорогую утопичную вундервафлю, а планирую оптимизировать существующий функционал городов и сделать инфраструктуру ремонтопригодной.

На этом пока всё. Я нахожусь на этапе поиска и прочтения ГОСТов, чтобы быть не голословным и не придумывать заранее ересь. В идеале уже хотелось бы разбить повествование по разделам и углубляться в каждый пункт отдельно, но в голове пока каша, так что тема следующего поста пока не известна)

Всем спасибо за внимание!

С вами был ваш Я,

До новых встреч,

Люблю, целую)

С учётом тенденции на развитие электротранспорта и отказа от ДВС, а также развитие систем автопилотов, большую часть автомобильного трафика можно будет так же загнать под землю и автоматизировать либо заменить на общественный транспорт, а если грамотно проанализировать трафик и разделить его на составляющие, то можно будет автоматизировать и системы доставки.

Мне кажется, что время стихийной застройки городов потихоньку уходит, и настаёт время подхода к строительству городов – как к единой системе, структурированной, рассчитанной, продуманной, масштабируемой, адаптивной. А у единой системы должен быть единый блок управления и единые правила работы, отсутствие пробелов во взаимодействии и чёткие инструкции.

Таким образом, я задумался над проектированием настоящего города, действительно работающего как один организм, автоматизированного, продуманного и безопасного.

С названиями у меня плохо, поэтому пусть проект будет называться просто Проект «ГОRОД» (рабочее название).

В будущих статьях (если я, конечно, не забью), я планирую раскрыть суть идеи и ключевые моменты. Т.к. сам я профессионалом во всех областях не являюсь, и решать за всех неспособен, то в процессе общение будет происходить в виде диалогов в комментах, где мы будем обсуждать всё, что могло бы пригодиться и всё что необходимо учесть при проектировании города. Плюсы/минусы решений в других городах, новые технологии и возрождение старых, оптимизация, автоматизация, управление, обслуживание и т.д.

Ну а пока, пишите, что об этом думаете, на сколько это, по-вашему, актуально, или я, как всегда, занимаюсь какой-то хернёй.

С вами был ваш Я,

До новых встреч,

Люблю, целую)

Центральная Диспетчерская, осуществляющая контроль над коллектором

В 1980 году были созданы службы, отвечавшие за водораспределение близлежащих рек и отвод излишков воды от поселений. В 1992 году появилась комиссия, начавшая проектные изыскания, которые бы привели весь комплекс действующих мер в единую систему. В 1993 году началось приобретение земель и строительство огромного по масштабам сооружения. Из-за сложности и уникальности проекта постройка затянулась, так как приходилось решать немало уникальных инженерных задач для его создания. И лишь в 2003 году состоялось официальное открытие части системы, полностью же она была завершена только к 2006 году.

Внутри одного из тоннелей водоотведения

Токийский противопаводковый коллектор представляет собой грандиозное сооружение, расположенное под землёй. Основная его задача, как и задумывалось, — это отведение воды от Токио и близлежащих поселений в реку Эдо. На Японские острова из-за их климатических особенностей часто обрушиваются тайфуны. А ещё есть Цую — ежегодный сезон дождей, длящийся почти два месяца. Для парирования таких природных явлений и была создана эта структура.

Внутренний вид одного из залов коллектора

Коллектор расположен на глубине 50 метров под землёй и протянулся на почти шесть с половиной километров под городом. Его внутренняя архитектура также поражает: залы высотой до 25-26 метров и длиной до 177 метров соединены огромными тоннелями диаметром около 10 метров. Для сравнения, высота одного этажа в столь привычных многоэтажных домах примерно 2,7-3 метра. Получается, что система находится на глубине около 16 этажей, а залы коллектора просто огромны, учитывая их высоту примерно в восемь этажей. Немалых размеров штат обслуживающего персонала перемещается внутри коллектора на автотранспорте, так как размеры сооружения это позволяют.

Туристы в одном из залов коллектора

Кроме того, в систему входят пять огромных водохранилищ, выполненных в виде массивных колодцев. Глубина самого большого из них около 70 метров, что можно представить себе, как дом высотой в 23 этажа.

Неудивительно, что подобных масштабов сооружение стало настоящей достопримечательностью. В СМИ Японии его часто называют «подземным храмом», а по подсчетам, произведенным после завершения строительства, оказалось, что общая стоимость коллектора составила более 2 миллиардов долларов. Коллектор крайне популярен среди туристов. Обычно экскурсии проводятся в самом большом зале структуры размером 177 метров в длину, 25 в высоту и 78 в ширину. Огромный зал подпирают 59 колонн, весом каждая более 500 тонн. Гидронасосы общей мощностью до 14 тысяч лошадиных сил обеспечивают откачку воды из этого помещения в один из резервуаров для последующего перекачивания в бассейн реки. Скорость перекачки воды этой системой составляет около 200 кубических метров в секунду.

План Токийского коллектора с указанием мест расположения башен-резервуаров

Коллектор конечно же стал популярной темой для творческих личностей и отличным местом для съемок различных фильмов и роликов. В японской культуре именно подобные циклопические сооружения часто становятся местом действия. Был снят не один десяток фильмов, использовавших внутренний антураж коллектора для своих фонов. И неудивительно, что даже сейчас, по прошествии более восемнадцати лет после его ввода в эксплуатацию, коллектор продолжает внушать восхищение своими размерами и вложенным в него трудом инженеров и проектировщиков.

Один из залов коллектора, Касукабэ, Сайтама, фото 2006 года

В заключение стоит отметить, что с развитием технологий человечество начинает бросать вызов явлениям природы, которые раньше нельзя было воспринимать иначе, как нечто неодолимое и смертельное. Возможно, в будущем нечто столь же внушающее сейчас почтение за свои размеры и затраченные усилия на его возведение, как Токийский противопаводковый коллектор, будет восприниматься людьми, как обыденность. Мегасооружения, проекты которых представляли нам инженеры и архитекторы ещё на заре ХХ века, к его концу стали реальными. Пусть и не настолько глобальными в своих масштабах, как, к примеру, Атлантропа или поворот сибирских рек вспять, а в гораздо более приземлённом и утилитарном виде. Но всё же они начинают становиться реальностью. И кто знает, возможно, в начавшемся двадцать первом веке мы ещё увидим реализацию многих глобальных инженерных замыслов. Которые будут восхищать своим размерами не только на картинах художников и созданных на основе компьютерной графики инсталляциях, но и будучи воплощенными в бетоне и стали.

Материал подготовлен волонтёрской редакцией WoWS

В ближайшем будущем у человечества есть хорошие шансы расширить свое присутствие за пределами Земли, включая создание инфраструктуры на низкой околоземной орбите (НОО), на поверхности (и на орбите) Луны и на Марсе. Это создает множество проблем, поскольку жизнь в космосе и на других небесных телах влечет за собой всевозможные потенциальные риски и опасности для здоровья, не последними из которых являются радиация и длительное воздействие низкой гравитации.

Эти проблемы требуют новаторских решений; и за многие годы их было предложено несколько! Хорошим примером является концепция доктора Пекки Янхунена по созданию мегаспутникового поселения на орбите Цереры, крупнейшего астероида в Главном поясе. Это поселение обеспечит искусственную гравитацию для своих жителей, в то время как местные ресурсы позволят создать замкнутую экосистему внутри, что фактически приведет к «терраформированию» космического поселения.

Доктор Янхунен - физик-теоретик из Хельсинки, Финляндия, - не новичок в передовых концепциях. Помимо того, что он руководит исследованиями в Финском метеорологическом институте, он является приглашенным профессором в Университете Тату и старшим техническим советником компании Aurora Propulsion Technologies, где он руководит коммерческой разработкой электрического паруса для солнечного ветра (Electric Solar Wind Sail, E-sail), концепцию которого он предложил еще в 2006 году.

Статья, описывающая его идею, недавно появилась в сети и была отправлена для публикации в научный журнал Elsevier. Эту концепцию доктор Янхунен описал для издания Universe Today как «Терраформирование с точки зрения пользователя: создание искусственной среды вблизи Цереры и из ее материалов, которая способна разрастаться до такого же и даже большего количества населения, чем есть сегодня на Земле».

Вращающиеся космические среды обитания - это проверенное временем предложение и хорошая альтернатива (или дополнение) местам обитания на других небесных телах. Первый исторический пример этой идеи был приведен в книге Константина Циолковского 1903 года «Вне Земли», в которой он описал роторную станцию в космосе, которая могла вращаться для создания искусственной гравитации.

За этим последовало усовершенствованное предложение Германа Потоника в «Проблеме космических путешествий» (1929), Колесо фон Брауна (1952) и революционное предложение Джерарда К. О'Нила в «Высоких рубежах: человеческие колонии в космосе» (1976), описывающее вращающийся цилиндр в космосе – также известный как цилиндр О’Нила. Однако все эти концепции предназначались для станций на низкой околоземной орбите (НОО) или в точке Лагранжа Земля-Солнце.

Как считает доктор Янхунен, созвездие мегаспутников на орбите Цереры могло бы использовать местные ресурсы для создания условий, подобных Земле:

«Они обеспечивают земную гравитацию 1g, которая необходима для здоровья человека, особенно для того, чтобы дети вырастали здоровыми с полностью развитыми мышцами и костями во взрослом возрасте. У Цереры есть азот для создания атмосферы [среды] обитания, и она достаточно велика, чтобы обеспечить почти неограниченные ресурсы. В то же время она достаточно мала, чтобы ее сила тяжести была довольно слабой, поэтому подъем материалов с поверхности обходился бы дешево» (цитируется по тексту электронного письма в адрес Universe Today)

Согласно его исследованию, поселение мегаспутников будет состоять из вращающихся сред обитания, закрепленных на дискообразной раме через пассивные магнитные подшипники. Это позволит имитировать гравитацию в среде обитания, упростит перемещение внутри поселения и обеспечит низкую плотность населения.

По оценкам доктора Янхунена, плотность населения можно было бы поддерживать на уровне 500 человек на квадратный километр(190 человек на квадратную милю), тогда как в таких местах, как Манхэттен и Мумбаи, плотность населения составляет примерно 27 500 и 32 303 человека на квадратный километр соответственно. Первоначально поселок будет оборудован грунтом глубиной 1,5 м (~5 футов), который может быть углублен до 4 м (~13 футов).

Это позволит создать зеленые насаждения с садами и деревьями, которые будут производить кислород для поселения и очищать атмосферу от СО2 (а также обеспечить дополнительную защиту от радиации). Точно так же известно, что Церера имеет обильные запасы солей аммиака на своей поверхности (особенно в окресностях ярких пятен в кратере Оккатора), которые можно доставлять в поселение и преобразовать в азот для использования в качестве буферного газа.

Плоские и параболические зеркала, расположенные вокруг опорной рамы конструкции, будут направлять концентрированный солнечный свет на среду обитания, обеспечивая освещение и позволяя осуществляться фотосинтезу. Хотя создание такого поселения сопряжено с множеством технических проблем и потребует огромных затрат ресурсов, на самом деле во многих отношениях это будет проще, чем колонизировать Луну или Марс.

Несмотря на большую удаленность от Земли, преимущества создания среды обитания на орбите Цереры в сравнении с терраформированием Луны или Марса весьма существенные, а сложности по мнению д-ра Янхунена вполне преодолимы:

«В некоторых аспектах проще (нет необходимости в посадке на планету, нет пыльных бурь, нет долгой ночи). Во всех случаях основная проблема, вероятно, заключается в том, чтобы развернуть промышленное производство в удаленном месте - нужна робототехника и искусственный интеллект, но в целом они появляются сейчас».

Но, пожалуй, самым захватывающим аспектом этого предложения является тот факт, что он позволяет реально задействовать космический лифт! В контексте Земли такая конструкция пока остается весьма непрактичной (а также чрезвычайно дорогой), потому что гравитация Земли (9,8 м/с2, или 1g) накладывает серьезные ограничения на освоение космоса. Короче говоря, ракета должна достичь второй космической скорости 11,186 км/с (40 270 км/ч), чтобы преодолеть земное притяжение.

На Церере, однако, сила тяжести в несколько раз меньше, чем на Земле - 0,28 м/с2 (менее 3% от земной), что дает скорость разгона всего 510 метров в секунду (1836 км/ч). В сочетании с быстрым вращением космический лифт становится вполне осуществим и будет стоить дешево (по сравнению с транспортировкой их из других мест).

Кроме того, подобное поселение также полезно для исследования (и колонизации) внешней Солнечной системы. С большим населением и инфраструктурой вокруг Цереры, корабли, направляющиеся к Юпитеру, Сатурну и далее, будут иметь точки остановки для дозаправки и обеспечения припасов. Потенциальные пункты назначения для колоний могут включать Галилеевы луны, спутники Сатурна или орбитальные места обитания в обеих системах.

Это предоставит человечеству доступ к богатым ресурсам этих систем и откроет дорогу в век пост-дефицита. Между тем, это искусственное мегасозвездие вокруг Цереры обеспечит земную среду существования для значительной части населения Главного пояса астероидов, которую можно будет увеличивать в размерах, чтобы создать дополнительное пространство для гораздо большего числа людей. Как замечает доктор Янхунен:

«Мегаспутник Цереры может масштабироваться до сотен миллиардов людей, наверное, так что его хватит хотя бы на несколько столетий. Обсуждать будущее за пределами этого сложно, но в целом, распространение во многих местах - это то, чем обычно и занимается жизнь. С другой стороны, людям нравится жить во взаимосвязанном мире, к отдельным частям которого можно добраться, путешествуя».

По сути, концепция доктора Янхунена представляет собой сочетание космического строительства и использования ресурсов на месте (in-situ resource utilization, ISRU) с некоторыми ключевыми элементами терраформирования. Конечным результатом этого является проект масштабируемого поселения, которое могло бы позволить людям колонизировать непригодные для проживания части Солнечной системы. Когда речь идет о будущем человечества в космосе, очевидны как проблемы, так и выгоды.

Чтобы получить эти выгоды, нам нужно проявить огромную изобретательность и быть готовыми к новым свершениям!