A Esfera de Dyson

400px-Freeman_DysonFreeman John Dyson (Berkshire, 15 de dezembro de 1923) é um físico e matemático inglês. Trabalhou para o British Bomber Command durante a Segunda Guerra Mundial. Após seu fim, mudou-se para Princeton (EUA) e nacionalizou-se estadounidense. Nos anos posteriores à guerra, Dyson demonstrou a equivalência das formulações da eletrodinâmica quântica de Richard Feynman com as desenvolvidas por Julian Schwinger e Shin'ichiro Tomonaga. Entre 1957-1961, trabalhou no Projeto Orion que pretendia realizar o vôo espacial utilizando a propulsão nuclear.

Um protótipo chegou a ser construído, mas a Declaração para o Uso Pacífico do Espaço da ONU proibiu qualquer tipo de explosão nuclear na atmosfera e no espaço, o que provocou o abandono do projeto.

Dyson teorizou sobre a possibilidade de que uma sociedade avançada pudesse circundar completamente uma estrela para maximizar a captura da energia emitida, mediante nuvens de asteróides, o que foi denominado Esfera de Dyson.

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Também propôs a Árvore de Dyson, uma planta desenhada geneticamente para crescer num cometa. O objetivo imaginado era que a árvore transformaria o cometa numa estrutura oca com uma atmosfera respirável no seu interior, utilizando-se luz do sol distante e material do cometa para crescer e produzir o oxigênio necessário, e assim poderiam ser criados habitats para a humanidade no sistema solar exterior. Dyson publicou suas especulações e observações sobre a tecnologia e o futuro: Mundos imaginados, De Eros a Gaia, Perturbando o Universo.

Notabilizou-se também em seus estudos sobre a origem da vida, ao propor origens independentes para o metabolismo e para a reprodução.
Desde 2003 Dyson é presidente do Space Studies Institute, organização fundada por Gerard K. Ou'Neill. É casado com Esther Dyson e pais do historiador da tecnologia George Dyson. Foi premiado com a Medalha Max Planck em 1969 e em 2000 com o Prêmio Templeton.


A Esfera de Dyson


A ´Esfera de Dyson´ é uma invenção para o futuro. Um futuro muito distante, algo como centenas ou milhares de anos.

A esfera de Dyson é uma gigantesca estrutura descrita por Freeman Dyson, físico teórico e matemático. A esfera seria um sistema de satélites que poderiam orbitar uma estrela para caturar parte (ou toda) a energia liberada pelo corpo celeste.

Tal estrutura foi imaginada porque Dyson especulava que uma civilização avançada necessitaria uma imensa quantidade de energia, e que teria que utilizar praticamente toda a energia proveniente de uma estrela, ou até mais.

Inclusive, a descoberta de estrutura semelhante em algum outro sistema solar seria uma garantia de ter encontrado uma civilização alienígena em atividade (ou já extinta).

Outros teóricos e ficcionistas também propuseram variantes da esfera, com diferentes usos, como por exemplo, na habitação e/ou construção de plantas industriais.

A origem do conceito certamente não é de Dyson. Mas o físico acabou batizando e popularizando  o design após uma publicação de um texto na revista Science de 1959 – “Search for Artificial Stellar Sources of Infrared Radiation“. A inspiração de Dyson veio da história de ficção-científica Star Maker, escrita por Olaf Stapledon em 1937. Além de trabalhos escritos por J. D. Bernal e Raymond Z. Gallun.

O conhecimento técnico atual e a incapacidade de produção na escala necessária nos impedem de atingir, mesmo que parte, do objetivo proposto no projeto de Dyson. Alguns podem alegar que já existe a possibilidade de coleta de energia solar por meio de satélites, mas esta tarefa não representa exatamente a dimensão do proposto por Dyson.

Após o artigo original surgiram variantes de possibilidades de como se atingir o objetivo de coleta de energia solar. Alguns imaginaram a criação de uma casca em volta da estrela, mas Dyson respondeu que tal casca poderia encontrar dificuldades estruturais. As variantes mais ´sensatas´ e tecnicamente possíveis incluem a criação de um ou mais anéis de unidades coletoras de energia que compartilham a mesma órbita em torno da estrela. O crescimento da complexidade dos anéis poderia resultar em instabilidade e risco de perturbação em cadeia.

Uma superfície com raio de uma unidade astronômica (distância entre a Terra e o Sol) poderia interceptar 4×1026 watts, o que corresponda a 3.3×1013 vezes a toda energia consumida pela humanidade em 1998. Isto nos dá uma dimensão do poder da idéia, e ao mesmo tempo, do quão impossibilitados tecnicamente estamos em atingir tal objetivo.

 

Construção inspirada pela ficção, uma séria proposta para o remoto futuro da civilização, e novamente explorada pela ficção

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Na sexta temporada de Jornada nas Estrelas, a Nova Geração, o quarto episódio, Relics, trouxe momentos emocionantes para os fãs!

 
A Enterprise-D, detectando um imenso campo gravitacional, localiza a distãncia uma colossal estrutura esférica. O Capitão Picard é o primeiro a relacionar a estrutura com uma idéia teórica apresentada no século vinte por um cientista chamado Freeman Dyson.

 
A Enterprise se aproxima, e encontra, na superfície da Esfera de Dyson, a USS Jenolen, nave da Federação considerada desaparecida havia 75 anos. Riker, Geordi e Worf se transportam para bordo, e o engenheiro encontra um padrão armazenado em um ciclo contínuo no transporte da Jenolen. Acionando os comandos, eles são surpreendidos pela aparição do legendário Fazedor de Milagres, Capitão Montgomery Scott, da primeira Enterprise NCC-1701!

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Scotty é levado para bordo da Enterprise-D, onde explica a idéia que teve de utilizar o transporte para sobreviver, ao mesmo tempo que se deslumbra com a técnica do século vinte e quatro. Claro que o veterano engenheiro oferece seus préstimos, mas sem estar familiarizado com a tecnologia atual, ele acaba sendo praticamente posto de lado.

 
Depressivo, Scotty visita o holodeck da Enterprise acompanhado de uma garrafa, recriando ali a ponte da Enterprise original. Acaba tendo uma boa conversa quando Picard vem juntar-se a ele. O capitão da Enterprise-D acaba sugerindo que Geordi vá com Scotty recuperar toda informação possível da Jenolen, após o que a Enterprise é puxada para dentro de uma abertura da Esfera de Dyson.

 
É de Scotty a idéia de utilizar a Jenolen para abrir novamente a comporta da Esfera de Dyson, mas para mantê-la aberta tempo suficiente para a Enterprise sair, devem colocar a velha nave de forma que seus campos defensivos impeçam as portas de fecharem. E para passar, a Enterprise terá que destruir a Jenolen com torpedos!

 
Mas, como toda idéia de Scotty, essa também dá certo!

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No final, a tripulação da Enteprise-D agradece Scotty, que recebe uma nave auxiliar para prosseguir em suas aventuras.

O que nos interessa no presente artigo, é discorrer sobre a extraordinária e colossal estrutura encontrada primeiro pela Jenolen, e décadas após, pela Enterprise-D. A Esfera de Dyson foi originalmente concebida pelo cientista Freeman Dyson, como um enxame de satélites colocados em órbita ao redor de uma estrela, com o fim de capturar a quase totalidade de suas emanações de energia.

 
O cientista considerou que toda civilização tecnológica tem uma constante necessidade de uma demanda sempre maior de energia. Se uma civilização pretende sobreviver por muito tempo, acabará chegando o dia em que ela necessitará aproveitar até mesmo da totalidade de energia produzida por sua estrela, em ordem de abastecer suas necessidades de energia.

 
O físico e matemático apresentou seus estudos a respeito em um trabalho publicado na revista Science, intitulado em inglês Search for Artificial Stellar Sources of Infra-Red Radiation. Dyson foi por sua vez inspirado pelo livro de Ficção Científica Star Maker de Olaf Stapledon, que além de apresentar estruturas semelhantes para recolher a energia de estrelas, também falava a respeito de consciências coletivas e realidades virtuais.

 
Devido ao fato de que, dependendo da forma como fosse realizada, a Esfera de Dyson mudaria drasticamente as emissões de energia de uma estrela, isso poderia ser do interesse do projeto SETI, de busca por civilizações extraterrestres. Os coletores de energia imaginados por Dyson iriam emitir energia, seja por sua própria temperatura, seja pelo espectro eletromagnético que emitiriam, devido aos materiais com que teriam que ser construídos, e que seriam bem diferentes do espectro eletromagnético emitido originalmente pela estrela.

 
Esse tipo de emissão seria muito provavelmente infravermelha, ou seja, calor, e o aumento desse tipo de emissão, detectada por nossos instrumentos em outro sistema estelar, poderia muito bem significar a presença de inteligências extraterrestres.

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A Esfera de Dyson como uma esfera rígida, conforme aparece em Relics e é o modelo mais frequentemente descrito em outras obras da Ficção Científica, não fazia parte da concepção original de Freeman Dyson. Muito provavelmente, tal estrutura seja impossível de construir em nosso Sistema Solar, não apenas devido a inimaginável quantidade de material necessário, que certamente excederia em muito as reservas disponíveis em todos os planetas, luas e asteróides em órbita do Sol, mas também devido a dificuldades práticas. Não se conhece um material rígido e leve o suficiente para tamanho empreendimento, e uma mínima variação que fosse na distância entre um dado ponto da superfície interna da esfera e o Sol, faria com que a gravidade da estrela atraísse a esfera, podendo acarretar um choque desta contra aquela.

 
As vantagens, no sentido de captar 100 por cento das emissões da estrela, e uma imensa superfície supostamente habitável na face interna da esfera. Mas tudo que fosse construídio nesse local seria imediatamente atraído para o sol! A única forma seria habitar o exterior da esfera, quem sabe até tendo setores desta sendo transparentes.

A concepção mais próxima da idéia original de Dyson seria o Enxame Dyson. Centenas de construções independentes, satélites movidos por energia solar, ou grandes habitats espaciais, seriam colocados em uma densa formação esférica ao redor de uma estrela. Uma construção assim sem dúvida tem muitas vantagens sobre o modelo anterior, que também é conhecido como Concha de Dyson. Componentes individuais poderiam ser construídos aos poucos, e o conjunto poderia ser incrementado ao longo do tempo.

 
Evidentemente, o maior problema seria coordenar a órbita de um número tão colossal de estruturas ao redor da estrela. Para isso, existe a alternativa do Anel de Dyson, que seria bem mais simples, mas que captaria apenas uma fração das emissões energéticas da estrela. Sucessivos anéis seriam construídos, aumentando a captação de energia, mas sempre permaneceria a complexidade dos ajustes das órbitas de cada conjunto.

 
Existe ainda um terceiro tipo de construção, a Bolha de Dyson. Seria semelhante ao Enxame de Dyson, composta por inúmeras estruturas individuais, mas estas seriam dispostas utilizando-se velas solares propelidas pela pressão da radiação solar, a fim de contrabalançar a gravidade do astro central. Como resultado, cada elemento da Bolha de Dyson estaria estático em relação ao sol central.

 
A densidade que o material de uma vela solar teria que possuir para tal utilização ainda excede em muito nossa tecnologia. Porém, a ténica de fabricação de fibras de carbono cada vez mais leves e resistentes, utilizando-se da técnica dos nanotubos de carbono e construção molecular, pode dar origem a materiais em escala industrial, capazes de realizar a tarefa.


O grupo L5 Society propôs a construção de um habitat espacial chamado Cilindro de O´Neill, que teria uma área habitável de 500 quilômetros quadrados, pesando 3 bilhões de toneladas, poderia ser suportado em equilíbrio, em posição estática em relação ao Sol, por uma vela solar circular de 3000 quilômetros de diãmetro. Essa vela seria apenas um pouco menor que a lua Europa, de Júpiter! A massa da vela, mesmo com tais dimensões, não seria maior que a de um pequeno asteróide.

Outra variante da Esfera de Dyson é a Rede Dyson, vista no livro Star Trek: Voyager - The Final Fury. Seria uma rede de cabos extendidos ao redor da estrela, abrigando estruturas para captar a emissão de energia da estrela central. Em Ringworld, de Larry Niven, o conceito se parece com uma fatia da Esfera de Dyson vista em Relics. Seria no caso a região equatorial da esfera, e utilizada primeiramente como habitação, e não captação de energia.
 
Seja qual for, a Esferad e Dyson é uma idéia audaciosa e impressionante, que em Relics produziu uma das maiores, se não a maior estrutura jamais vista na Ficção Científica, uma colossal esfera de milhões de quilômetros de raio, envolvendo todo um sistema solar. Uma idéia que nasceu na Ficção Científica, foi proposta em um estudo sério de um grande pensador e cientista como uma possibilidade prática para as necessidades do futuro distante, e fez novamente sua reentrada em vários universos fabulosos da Ficção Científica!
 
Este artigo é dedicado ao inesquecível James Doohan, o legendário Fazedor de Milagres, Capitão Montgomery Scott.
"Damage control, is easy. Reading klingon, that´s hard!"
"Computer, this is Comander Montgomery Scott."

 

Fonte: http://pt.wikipedia.org
       http://www.gluon.com.br
       http://www.aumanack.com

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