小明与机甲的星际对话

作者: 冯遥

来源: 中科院物理所

发布日期: 2021-03-07 14:49:36

小明与机甲在一个陌生的星球上讨论如何建造戴森球,涉及恒星分类、核聚变发电、太阳能利用等科学知识。

我们的目标是:星辰大海!

话接上回,小明在地底世界测量了上万次,终于知道了箱子里的猫还活着。他疲惫地倒在草地上睡了过去,有一个轻微而又奇怪的声音在早晨把他叫醒,这个声音说:“请你……帮我造一个戴森球。”小明睁开眼,和面前一个机甲四目相对。

“戴森什么?”“戴森球。”“什么球?”“戴森球啊。”“戴什么球?”“戴!森!球!啊!”“好嘞......”

一阵尴尬的沉默过后,小明挠了挠头问:“什么是戴森球啊……”“你居然不知道什么是戴森球?看来你之前在的星球的文明还没有发展到需要戴森球的地步……”机甲的语气中透露出浓浓的失望,但他并没有因此忽略眼前这个低等生物的疑问,耐心地跟小明解释。

“一个行星上的文明发展到高级阶段时,星球上的资源是远远不够的,而恒星辐射到行星上的能量只是它总能量的一小部分。为了尽可能多地利用恒星的能量,可以建造一个把恒星包围的巨型结构,这样就能捕获恒星辐射的绝大部分能量,这样的巨型建筑就叫戴森球,不过从力学角度来说一个包裹恒星的固体球壳是不太可行的,毕竟恒星和周围行星的引力场很复杂,所以叫它戴森网或者戴森云可能更合理。”

“我之前在的星球?”小明敏锐地发现了华点,他迅速地环顾四周,发现自己在一个陌生的星球上——之所以能意识到是一个陌生的星球,是因为这个星球小到让人可以直接认知到星体是个类球体。

“所以我们现在在哪颗星球上?”小明觉得这次的体验还不错,不用交钱给马斯克就能体验在另一个星球上的生活。机甲鼓捣出一个全息投影,图文并茂:“这是我们现在所在的星团,一共有六十个恒星、一个中子星、两个白矮星和一个黑洞,看见中间那颗黄色的星球没?那是一颗G型恒星,叫lota Aurigae……”

“所以我们在lota Aurigae上面?”机甲摇摇头,“恒星温度太高了,我们呆不住。它旁边有一颗Ⅱ号行星……”“所以我们在Ⅱ号行星上面?”小明又问。机甲还是摇头:“行星附近有一颗Ⅲ号卫星,我们在这颗卫星上。”“哦……我们在‘月球’上。”小明说。

“等等,你刚刚说G型恒星?还有其他类型的恒星吗?”从和小明的对话中,机甲判定眼前这个生物来自一个文明十分落后的星球,刚刚的这个问题无疑让它更加确信这点:“你知道什么是恒星吗?”“当然知道!”小明的自尊心受到了极大的伤害,为了证明自己并不是一无所知,他组织了一下语言,努力假装出一副很专业的样子。

“恒星是一种由引力凝聚在一起的一颗球型发光等离子体。”小明做作的姿态让机甲愣了一会,它回过神后:“是的,那你应该也知道,恒星之所以能发光,是因为它内部一直在发生核聚变反应,而产生的热辐射最终表现为恒星的颜色。”

“所以你知道怎么让这两个原子核克服静电排斥力、‘聚’在一起发生反应吗?

”“据我所知有两种办法,一种是磁环流约束,用强磁场将等离子体束缚在特定的空间中,我们用一种叫托卡马克的装置实现了,它通过约束电磁波驱动,创造实现核聚变的环境和超高温,实现对聚变反应的控制,还有一种激光惯性约束聚变,是利用高功率的脉冲能输均匀照射氘氚核燃料微球靶丸,形成高温高压等离子体并向外喷射产生反冲压力,快速向内压缩靶丸内部未加热的部分,在燃料芯部形成高温高密度热斑,点燃聚变反应。”

“既然你们都知道如何实现可控核聚变了,那你们有利用上来自恒星的能量吗?”“说起这个,我得先介绍一下,我们的那颗恒星叫太阳。至于利用太阳能量,那可就太多了,比如我们知道利用太阳能发电,一种是光热发电,通过大量反射镜或者透镜将太阳光聚焦,通过加热一些媒介物质把水加热成高温高压蒸汽,最后用汽轮发电机组做功并输出电力,另一种是光伏发电,通过半导体P-N结直接把光能转换成电能。

除此之外在我们的星际航行里也用到了太阳能……”

“你们居然已经实现了星际航行?”机甲有些惊讶。“对啊。”小明有些得意,“不过只能行星际航行,恒星际航行还在探索阶段。话说回来,我们设计了一种叫太阳帆的东西,也就是利用光压来产生推力的宇航器,其原理类似于帆船利用风力推动船前进,太阳帆是利用光子照射在帆面上产生光压来产生推力。”

“这么一看,也许你真能帮我造一个戴森球。”机甲有些兴奋,“我们可以用光伏面板编织成网、包裹这个恒星,吸收能量......”已经被迫打工两次的小明飞快地打断机甲的话,开始装傻充楞:“戴森什么?”“戴森球。”“什么球?”“戴森球啊。”“戴什么球?”“戴!森!球!啊!”“好嘞......”“......”(欲知后事如何,请听下回分解(如果还有下回))

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