Hvězdné stroje jsou třídou hypotetických megastruktur , které využívají záření hvězdy k výrobě použitelné energie . Některé z jejich odrůd využívají energii k vytvoření tahu a zrychlení hvězdy a jejího planetárního systému v daném směru. Konstrukce takového systému umožní zařadit jeho tvůrce k civilizaci druhého typu podle Kardaševovy stupnice .
Existují tři typy takových megastruktur.
Jedním jednoduchým příkladem hvězdného stroje je motor Shkadov (pojmenovaný po Leonidu Michajloviči Shkadovovi , který jako první navrhl jeho konstrukci), neboli hvězdný stroj třídy A [1] . Takovým motorem je elektrárna hvězdného měřítka, skládající se z obrovského zrcadla - sluneční plachty dostatečně velkých rozměrů, jejíž světelný tlak je vyvážen gravitační přitažlivostí hvězdy. Vzhledem k tomu, že radiační tlak hvězdy se nakonec stane asymetrickým (to znamená, že v jednom ze směrů bude vyzařováno více energie), tlakový rozdíl vytvoří tah a hvězda začne zrychlovat ve směru plachty vznášející se nad ní. Takový tah a zrychlení by byly extrémně malé, ale takový systém by mohl zůstat stabilní po tisíciletí. Planetární systém hvězdy se bude pohybovat s hvězdou samotnou.
Pro hvězdu jako Slunce se svítivostí 3,85⋅10 26 W a hmotností 1,99⋅10 30 kg by celkový tah vytvořený odrazem poloviny slunečního záření byl 1,28⋅10 18 Newtonů. Za časové období 1 milionu let to způsobí změnu rychlosti 20 m/sa vzdálenost od původní polohy 0,03 světelného roku. Za jednu miliardu let bude rychlost 20 km/sa vzdálenost od původní pozice bude 34 000 světelných let, což je o něco více než jedna třetina šířky galaxie Mléčná dráha .
Hvězdný stroj třídy B je Dysonova koule nebo jedna z jejích variant, postavená kolem hvězdy. Pomocí rozdílu teplot mezi hvězdou a mezihvězdným médiem umožňuje extrahovat energii ze systému, případně pomocí termoelektrických jevů . Na rozdíl od motoru Shkadov není takový systém navržen tak, aby generoval tah. Koncept matrjošky je založen na myšlence stroje třídy B, ve kterém se získává energie pro konkrétní účel: zpracování dat.
Hvězdicový stroj třídy C kombinuje dvě předchozí třídy a provádí jak tah, tak výrobu energie.
Jedním z takových systémů by byl Dyson shell, jehož vnitřní povrch je částečně zrcadlený (ačkoli by měl, stejně jako běžný shell, problémy se stabilitou). Dysonova koule podle návrhu je také Shkadov motor, pokud je uspořádání statických komponent asymetrické; přidání možností výroby energie do součástí takového systému je ve srovnání s jeho budováním triviální úkol.
Kaplanův motorAstrofyzik Matthew E. Caplan z University of Illinois navrhl typ hvězdného motoru, který využívá soustředěné záření hvězdy (pomocí strojových statických zrcadel třídy A) k ohřevu oblastí na povrchu hvězdy a vytváření paprsků slunečního větru , které se shromažďují do hvězdy. tělo motoru podobného motoru Bassard , elektromagnetická pole. Motor, využívající jadernou fúzi , produkuje proud plazmy ke stabilizaci své polohy vzhledem ke hvězdě a proud radioaktivního kyslíku-14 pro tah. Pomocí elementárních výpočtů za předpokladu maximální účinnosti Kaplan odhaduje, že motor spotřebuje 10 12 kg hvězdného materiálu za sekundu k vytvoření maximálního zrychlení 10 -9 m/s 2 , což dává rychlost 200 km/s za 5 milionů let a vzdálenost 10 parseků po dobu 1 milionu let. Ačkoli by motor teoreticky mohl běžet 100 milionů let, vzhledem k rychlosti, jakou se ztrácí hmota Slunce, Kaplan věří, že 10 milionů let stačí k tomu, aby se zabránilo srážce hvězd [2] . Koncept byl vyvinut na žádost populárně vědeckého YouTube kanálu Kurzgesagt [ 3 ] .