در این گزارش نگاهی به مجموعه‌ای از برخی از خلاقانه‌ترین ابرسازه‌های فضایی که می‌توانند توسط تمدن‌های پیشرفته، اعم از انسان یا فرازمینی‌ها ساخته شده باشند یا در آینده ساخته شوند، می‌اندازیم. ابرسازه‌هایی خارق‌العاده و باورنکرنی که برای استفاده از انرژی خورشید و بهره بردن هرچه بیشتر از منابع و فضای جهان مورد استفاده قرار خواهند گرفت.

به گزارش ایسنا، پیشرفت فناوری بشر از زمان انقلاب صنعتی هم بسیار سریع به نظر می‌رسد و هم به اندازه کافی سریع نیست. در طول دویست سال اخیر، ما دستگاه‌های باورنکردنی ساخته‌ایم، انسان‌ها را به فضا پرتاب کرده‌ایم، درمان‌هایی برای برخی بیماری‌های دیرینه پیدا کرده‌ایم و خود را معتاد رایانه‌های کوچک شگفت‌انگیزی کرده‌ایم که در جیب‌مان جا می‌شوند. اما با وجود همه‌ی این پیشرفت‌های ظاهری، ما هنوز یک تمدن جوان هستیم.

با قضاوت بر اساس مقیاس فرضی اما تأثیرگذار کارداشف که تسلط فناورانه یک تمدن را بر اساس میزان انرژی که می‌تواند استفاده کند، رتبه‌بندی می‌کند، بشریت در حال حاضر یک تمدن نوع صفر است و برای رسیدن به نوع  یک، باید بتوانیم تمام انرژی موجود از خورشید را مهار کنیم.

مقیاس کارداشِف(Kardashev scale) مقیاسی برای طبقه‌بندی تمدن‌های هوشمند کیهانی است، که در سال ۱۹۶۴ توسط ستاره‌شناس روس نیکلای کارداشف ارائه شد.

کارداشف، تمدن‌های هوشمند را به سه گونه تقسیم می‌کند. کارداشف معتقد بود که سطح سه اوج یک تمدن خواهد بود و پیشرفت بیشتر از آن ممکن نیست. پس از کارداشف، دانشمندان دیگر، این نظریه را گسترش دادند و چهار ردهٔ تمدن دیگر نیز به آن افزودند.

• تمدن گونه یک
• تمدن گونه یک تمدنی است که تمامی گونه‌های انرژی موجود در سیاره خود را تحت کنترل درآورده و از آن استفاده می‌کند.
• تمدن گونه دو
• تمدن گونه دو تمدنی است که به تمام انرژی تولید شده توسط ستاره خود مانند خورشید تسلط یافته و از آن بهره می‌گیرد.
• تمدن گونه سه
• تمدن گونه سه تمدنی است که تمامی انرژی کهکشان‌های قابل دسترس دور و نزدیک را مهار کرده و از آن استفاده می‌کند. این تمدن به فناوری ضد جاذبه دست یافته‌ است و از کرم‌چاله‌ها برای حرکت در کهکشان استفاده می‌کند اما نمی‌تواند کرم‌چاله را ایجاد کند.

با این حال، هنگامی که تمدن‌ها به نوع دوم در مقیاس برسند، می‌توانند قدرت کل ستاره خود یا سایر ستارگان را کنترل کنند. این موضوع امکان ساخت ابرسازه‌ها را فراهم می‌کند و دستکاری ماده در مقیاس وسیع را ممکن می‌کند.

در اینجا با برخی از ابرسازه‌هایی که ممکن است پس از دستیابی به چنین قدرتی به وجود بیایند، آشنا می‌شویم.

کره دایسون(Dyson sphere)

وقتی صحبت از ابرسازه‌های فرضی به میان می‌آید، کره دایسون یک داستان علمی تخیلی معروف است. این کره سازه‌ای است که می‌تواند کل یک ستاره را در بر بگیرد تا تمام انرژی آن را بگیرد. مزیت منحصر به فرد کره دایسون این است که در حالی که تنها کسری از انرژی ستاره‌ای مانند خورشید ما به سطح یک سیاره در حال گردش می‌رسد، سازه‌ای که ستاره را به طور کامل محصور می‌کند، اجازه می‌دهد تا از تمام انرژی آن استفاده شود.

ایده کره دایسون از اولاف استاپلدون(Olaf Stapledon)، فیلسوف و نویسنده علمی تخیلی بریتانیایی الهام گرفته شده است. رمان «ستاره ساز» او در سال ۱۹۳۷ داستان کاشفان کیهانی را روایت می‌کند که با هوش بیگانه و فناوری‌های آنها در نقاط دوردست جهان روبرو می‌شوند. این ایده توسط فیزیکدان و ریاضیدان فریمن دایسون در مقاله علمی خود در سال ۱۹۶۰ با عنوان «جستجوی منابع ستاره‌ای مصنوعی تابش فرو سرخ» رسمیت یافت.

دایسون در مقاله خود بیان کرد که سازه‌هایی مانند کره دایسون برای تمدن‌های فناورانه پیشرفته با نیازهای رو به رشد به انرژی ضروری است.

در واقع، جست‌وجوی تشعشعات فروسرخ از چنین کره‌ای به عنصر اصلی جستجو برای هوش فرازمینی تبدیل شد. برخی از مطالعات جدید حتی گمان می‌کنند که ممکن است بتوانیم چنین سازه‌ها و حیات هوشمندی را که آنها را ایجاد کرده در کهکشان راه شیری خودمان بیابیم.

در حالی که نظریه‌های کره دایسون، یا تغییراتی مانند انبوه دایسون، حباب دایسون، یا پوسته‌ دایسون عموما بر روی استفاده از آن‌ها در تامین نیازهای انرژی تمدن‌های پیشرفته متمرکز شده‌اند، گفته می‌شود که کره دایسون می‌تواند برای شبیه‌سازی آگاهی انسان نیز استفاده شود.

آلکسی تورچین(Alexey Turchin)، فراانسانی‌گرا می‌گوید که یک کره دایسون انرژی کافی برای جمع‌آوری و بازآفرینی تمام اطلاعات مربوط به زندگی یک فرد را دارد و یک نسخه دیجیتال واقعی از چنین شخصی ایجاد می‌کند.

جهان حلقه‌ای(Ringworld)

مفهوم جهان حلقه‌ای، «چرخ فون براون یا به طور اساسی ایستگاه فضایی دوار، ساخت یک سازه فضایی به شکل چرخ را توصیف می‌کند.

این ایده برای اولین بار توسط کنستانتین تسیولکوفسکی(Konstantin Tsiolkovsky)، پیشگام حوزه هوافضا پیشنهاد شد و مورد علاقه دانشمندان و نویسندگان علمی تخیلی قرار گرفت. او تصور می‌کرد که چرخش چنین ایستگاهی می‌تواند برای ایجاد گرانش مصنوعی در فضا استفاده شود. از نظر تئوری، چنین ساختاری می‌تواند برای شبیه‌سازی شتاب گرانشی زمین یا سیارات دیگر ایجاد شود که به انسان‌ها یا تمدن‌های پیشرفته اجازه می‌دهد برای مدت طولانی در فضا زندگی کنند بدون اینکه نیازی به مقابله با گرانش داشته باشند.

نام «جهان حلقه‌ای» از رمان علمی تخیلی لری نیون(Larry Niven) در سال ۱۹۷۰ گرفته شده است. این کتاب داستان گروهی از مسافران را روایت می‌کند که با یک ابرساختار چرخ‌شکل که در اطراف یک ستاره ساخته شده است مواجه می‌شوند. جهان حلقه‌ای در این کتاب یک میلیون مایل(۱.۶ میلیون کیلومتر) عرض و ۱۸۶ میلیون مایل(یا ۳۰۰ میلیون کیلومتر) قطر دارد که حجم عظیمی از فضای قابل سکونت را در سطح داخلی خود ارائه می‌کند.

مغز ماتروشکا(Matryoshka Brain)

مغز ماتروشکا مفهومی است که بر اساس فرضیه کره دایسون ایجاد شده است. رابرت جی. بردبری(Robert J. Bradbury) آینده پژوه در سال ۱۹۹۷ پیشنهاد داد که این رایانه در اصل یک رایانه غول پیکر است که از کره‌های دایسون تو در تو که از انرژی یک ستاره استفاده می‌کنند، تغذیه می‌شود. ظاهر آن شبیه یک عروسک ماتروشکا(یک عروسک چوبی سنتی روسی که در آن مجموعه‌ای از عروسک‌های کوچک‌تر در داخل یکدیگر قرار می‌گیرند) است.

ایده بردبری برای این ماشین عظیم این است که از تمام انرژی یک ستاره برای به حرکت درآوردن قدرت محاسباتی استفاده می‌شود که احتمالا آن را به قوی‌ترین رایانه در جهان تبدیل می‌کند.

او در مقاله خود در مورد این موضوع نوشت که سه راه برای ساختن مغز ماتروشکا(MB) وجود دارد. یک راه قرار دادن آن به عنوان یک پوسته در اطراف یک ستاره است، یک راه مستقل از یک ستاره است اگر بتوان نیرو را از ستاره‌ها گرفت و به آن منتقل کرد و یک راه تولید نیرو توسط خود رایانه است که از طریق همجوشی هسته‌ای کنترل شده یا واکنش‌های ماده و پادماده نیرو تولید می‌کند.

چنین «دستگاهی با بالاترین ظرفیت» چگونه کار می‌کند؟ او توضیح می‌دهد که چگونه قدرت ستاره در سراسر پوسته‌ پخش می‌شود. یک پوسته انرژی ستاره را جمع‌آوری می‌کند و «گرمای تلف شده» اضافی را برای پردازش به پوسته بزرگتر بعدی منتقل می‌کند. این روند تا زمانی که تمام انرژی جمع‌آوری شده مصرف شود تکرار می‌شود.

به این ترتیب، این رایانه‌ها با تعداد زیادی کره دایسون تودرتو کارآمدتر از یک کره هستند و انرژی گرمایی کمتری را هدر می‌دهند.

برای اینکه ایده بهتری از بزرگی پروژه ساخت مغز ماتروشکا داشته باشید بردبری می‌گوید که از تمام سیلیکون سیاره زهره به عنوان ماده خام برای ساختن تنها یک مورد از آن استفاده می‌شود. و اگر یک مغز ماتروشکا در منظومه شمسی ما ساخته می‌شد، پوسته آن دارای مدارهایی بود که از داخل عطارد به خارج از نپتون می‌رسید.

ظرفیت چنین رایانه‌ای چقدر خواهد بود؟ همانطور که بردبری نوشته است، زمانی که زمین هنوز حدود شش میلیارد نفر جمعیت داشت، اولین مغز ماتروشکا ظرفیت فکری بیش از یک میلیون برابر ظرفیت فکری بیش از شش میلیارد نفر را داشته است.

از مغز ماتروشکا می‌توان برای شبیه‌سازی عالی یا بارگذاری ذهن انسان در فضای واقعیت مجازی استفاده کرد. در دیدگاهی فراتر، اگر گونه هوشمندی در کیهان وجود داشته باشد می‌تواند از آن برای حمله یا دستکاری ساختار کیهان استفاده کند. همچنین شاید بتوان از مغز ماتروشکا برای شبیه‌سازی همه کیهان استفاده کرد. می‌توان برای محاسبات بزرگ نیز از آن استفاده کرد.

مغز مشتری(Jupiter Brain)

مغز مشتری شاخه دیگری از کره دایسون است اما یک تفاوت اساسی دارد. این یک رایانه عظیم است که برای استخراج انرژی از سیاره‌ای مانند مشتری ساخته شده است و بر خلاف مغز ماتروشکا، مغز مشتری بسیار فشرده‌تر است که اجازه می‌دهد کمترین تأخیر در انتشار سیگنال‌ها را داشته باشد.

ساخت چنین ابرسازه‌ای مستلزم استخراج مواد لازم مانند کربن از یک غول گازی است. یکی از راه‌های ممکن برای ساختن مغز مشتری، همانطور که توسط آندرس سندبرگ(Anders Sandberg)، عصب‌شناس و متخصص فراانسانی در مقاله‌ای در سال ۱۹۹۹ پیشنهاد شد، ایجاد کره‌ای به قطر ۱۸ هزار و ۱۰ کیلومتر است که وزن آن تقریبا دو برابر جرم زمین است.

این رایانه می‌تواند از نانو الماس ساخته شود که شبکه‌ای از گره‌ها را در اطراف یک هسته انرژی تشکیل می‌دهند.

هر یک از این گره‌ها یک واحد پردازش یا ذخیره سازی حافظه خواهند بود. یک سپر در اطراف کره از آن در برابر تشعشع محافظت می‌کند و گرما را به فضا باز می‌گرداند. این کره نیروی خود را از راکتورهای هسته‌ای دریافت می‌کند.

بر اساس برآوردها، یک مغز رایانه‌ای با اندازه یک سیاره می‌تواند ۱۰۴۲ عملیات در ثانیه را انجام دهد. این بیشتر از کل فعالیت مغزی تمام افرادی است که تا به حال زندگی کرده‌اند.

غیرفشرده‌ساز ماده(Matter Decompressor)

ساختن یک غیرفشرده ساز ماده شاید به قابلیت‌های تمدن نوع سه نزدیک‌تر باشد، زیرا مستلزم ساخت دستگاهی در نزدیکی یک سیاه‌چاله به منظور تخلیه مواد معدنی آن است. این مفهوم ورودی علمی کمی داشته است اما بر این فرضیه تکیه می‌کند که ماده‌ای که در نهایت عمر آن به سیاهچاله ختم می‌شود در واقع در آنجا حفظ می‌شود و فقط به شدت فشرده شده است.

بنابراین یک غیرفشرده‌ساز ماده برای بازیابی ماده به حالت اولیه کمک می‌کند.

چگونه این کار را انجام می‌دهد؟ توضیح آن فقط در قلمرو علمی تخیلی قابل ارائه است اما یک احتمال این است که غیرفشرده ساز ماده بتواند مناطق گرانشی را در یک سیاه‌چاله معکوس کند، گویی که در آن حفاری می‌کند تا تکه‌هایی از ماده را بیرون بکشد که سپس به عناصری تبدیل می‌شوند که قابل استفاده است.

رانشگر شکادوف(Shkadov Thruster)

یک رانشگر شکادوف یک آینه انعکاسی غول پیکر است که در کنار یک ستاره ساخته شده است. نور ستاره از سطح سازه منعکس می‌شود و آن را دور می‌کند و در نتیجه یک نیروی رانش ثابت ایجاد می‌کند.

با مهار این رانش به طور بالقوه می‌توان کل منظومه ستاره‌ای را در سرتاسر فضا به حرکت درآورد و راه رادیکال جدیدی برای پیمودن فواصل بسیار زیاد در یک کهکشان امکانپذیر می‌شود.

این مفهوم برای اولین بار توسط فیزیکدان روسی لئونید شکادوف(Leonid Shkadov) در مقاله‌ای با عنوان «امکان کنترل حرکت منظومه شمسی در کهکشان» در سال ۱۹۸۷ ارائه شد.

به این نوع ابرسازه، موتور ستاره‌ای نیز گفته می‌شود که یک ماشین فرضی است که می‌تواند منابع یک ستاره را به انرژی تبدیل کند.

اگرچه تا دستیابی بشر به چنین ابرسازه‌های منحصربه‌فردی فاصله بسیار زیادی داریم اما الهام گرفتن از چنین ساختارهایی می‌تواند به ساخت ایستگاه‌ها و پایگاه‌های فضایی بهتر در مدار زمین و روی ماه و مریخ کمک کند و بشر را به کشف هرچه بیشتر ناشناخته‌های جهان نزدیک‌تر کند.