ブラックホールの力：銀河文明のためのエネルギーを利用する

要約

私たちの文明が太陽系を超えて進化し拡大していくにつれて、私たちの作業を動かすために膨大な量のエネルギーが必要になります。Kardashevスケールは文明のエネルギー需要の増加を定量化する方法を提案しています。銀河規模に到達するには、太陽が毎秒放出するエネルギー量の約1000億倍のエネルギーが必要です。ブラックホールは、その吸収円盤によって、核分裂よりもはるかに輝くエネルギー源を提供する可能性があります。この力を利用する鍵は、Dysonリングと呼ばれる構造にあり、ブラックホールからのエネルギーを捕捉して送信するように設計されています。

Kardashevスケール

ニコライ・カルダシェフは、文明が進化するにつれてエネルギー需要が増加することを定量化するスケールを提案しました。スケールには、タイプI、タイプII、タイプIIIの3つの段階があります。タイプI文明は、その惑星で利用可能なすべてのエネルギーを利用できます。タイプII文明は、その星のすべてのエネルギーを利用できます。タイプIII文明は、その銀河のすべてのエネルギーを利用できます。

現在、私たちは最初の段階にあります。化石燃料、太陽光パネル、原子力発電所などの惑星ベースの燃料源は、おそらく太陽系の他の惑星を開拓するのに十分ですが、それ以上ではありません。銀河規模に到達するには、太陽が毎秒放出する全エネルギーの約1000億倍のエネルギーが必要です。

ブラックホールをエネルギー源として

ブラックホールは、エネルギー源としては不可能に思えるかもしれませんが、その吸収円盤は私たちのエネルギー需要に対する潜在的な解決策を提供しています。これらの円盤は、事象の地平線に落ちる物質によって形成される円形のフラットな構造です。ブラックホールの強力な重力場のため、吸収円盤内の粒子は、事象の地平線に近づくにつれて、潜在エネルギーを運動エネルギーに変換します。粒子の相互作用により、この運動エネルギーは、驚異的な物質からエネルギーへの効率である非回転ブラックホールの場合6％、回転ブラックホールの場合は最大32％で外部空間に放射されます。

ウラン原子のわずか0.08％しかエネルギーに変換できない核分裂に比べて、ブラックホールのエネルギー潜在能力は膨大です。この力を利用する鍵は、Dysonリングと呼ばれる構造にあります。

Dysonリング

物理学者のフリーマン・ダイソンは、1960年代にDyson球の概念を提唱しました。高度な惑星文明は、主星の周りに人工の球を作り、その放射エネルギーをすべて捕捉して自分たちのニーズを満たすことができます。同様の設計が、ブラックホールに理論上適用できますが、はるかに複雑なものです。

エネルギーを生産するには、ブラックホールは継続的に供給される必要があるため、完全に球で覆うことは望ましくありません。代わりに、巨大な、遠隔操作可能な集水器からなるDysonリングを設計することができます。これらは、おそらく吸収円盤の平面上に配置され、さらに外側に配置されます。これらのデバイスは、鏡のようなパネルを使用して、収集されたエネルギーを発電所または蓄電池に送信することができます。

これらの集水器が正しい半径に建設されるようにする必要があります。近すぎると、放射されるエネルギーで溶けてしまい、遠すぎると利用可能なエネルギーのわずかな部分しか収集できず、ブラックホールを周回する星によって妨害される可能性があります。私たちは、完全なシステムを構築するために、赤鉄鉱などの高度に反射性のある材料の数倍の地球