לחבק את כל קרינת השמש/יורם אורעד

 לחבק את כל קרינת השמש/יורם אורעד

כדור דייסון. השמש נמצאת במרכז הכדור

פתרון מדהים להתמודדות בעתיד הרחוק, עם צרכי האנרגיה של האנושות הוא מבנה הקרוי "כדור דייסון", מבנה כדורי מלאכותי חלול ענק מסביב לשמש, הקולט את כל קרינתה. פתרון אחר הוא "נחיל דייסון",מבנה המורכב מאלפי מראות קטנות או תאי שמש קטנים המקיפים את השמש במסלולים שונים.

עוד אנרגיה, ועוד ועוד אנרגיה. הצורך של האנושות באנרגיה גדל והולך. במהלך הדורות גדלה צריכת האנרגיה לאדם יחיד פי יותר ממאה, דבר שקרה בין היתר בעקבות התפתחות התחבורה, התעשייה ומכשירים ביתיים שונים. איך אפשר לקבל עוד ועוד אנרגיה שתספק צרכים עתידיים שלנו גם בעתיד הרחוק? בשנות החמישים של המאה הקודמת העלה הפיזיקאי פרימן דייסון (1923-2020) רעיון מדהים למבנה על שיספק את צרכי האנרגיה באופן כמעט בלתי נגמר. דייסון תיאר מבנה כדורי חלול מסביב לשמש, שיקלוט את כל האנרגיה הנפלטת ממנה ויאפשר להשתמש בה.

כדור דייסון ואיך לבנות אותו

אל כדור הארץ מגיעה רק כמות זעירה מאד מתוך כלל אנרגית הקרינה הנפלטת מן השמש. האם ניתן לקלוט את כל אנרגית הקרינה ולהשתמש בה?

כדור דייסון מאפשר תיאורטית לעשות זאת. זהו מבנה כדורי מלאכותי אדיר מימדים המקיף את השמש ולמעשה סוגר עליה ואוטם את קרינתה. הקרינה פוגעת במעטפת הכדור (מבפנים) ונבלמת על ידי המעטפת. הכדור "כולא" בתוכו את אנרגית הקרינה המגיעה מהשמש ומונע ממנה להמשיך מחוץ למבנה הכדורי. על חלקו הפנימי של הכדור יוצבו תאי שמש או מראות שייעודם יהיה לאסוף את אנרגית הקרינה. כך ניתן יהיה לנצל את כל אנרגית הקרינה הנפלטת מהשמש. מעבר לכך - על שטחו הפנימי העצום של כדור דייסון, שטח הגדול פי מאות מיליונים מזה של כדור הארץ, ניתן יהיה להקים יישובים אנושיים וליצור בהם כוח משיכה מלאכותי על ידי סיבוב הכדור סביב צירו. 

בניית כדור דייסון מציבה אתגרים ענקיים. אחד מהם הוא הכמות האדירה של חומר הנדרש לבנייתו.  ניתן יהיה להשיגה מפירוקו של כוכב לכת או של כמה כוכבי לכת, כגון כוכב חמה ונוגה. אתגר נוסף הוא בעיית מתח החומר. המתח שייוצר מסיבוב הכדור סביב צירו ליצירת כוח משיכה מלאכותי, גדול מעבר לזה של כל חומר ידוע. בנוסף, קיימת גם בעיית יציבות. פגיעה של גרם שמים במעטפת הכדור עלולה להוציאו מיציבותו. כדור דייסון, מאחר שהוא חוסם את כל הקרינה שפולטת השמש, עשוי גם להפר את המאזן האקולוגיה במערכת השמש ולהזיק לו.

נחיל דייסון ואיך לבנות אותו

עם הבעייתיות שיוצר כדור דייסון עשוי להתמודד בהצלחה רעיון אחר - נחיל דייסון. זהו מבנה המורכב מאלפי מראות קטנות או תאי שמש קטנים המקיפים את השמש במסלולים שונים. מן החלל המבנה עשוי להיראות כמו נחיל דבורים סמיך המקיף כוורת. אם יהיו אלה תאי שמש הם יפיקו אנרגיה חשמלית ישירות מקרינת השמש הנופלת עליהם. במקרה של מראות, אפשר יהיה להשתמש בהן כדי לרכז את הקרינה לנקודות שונות בחלל להפקת אנרגיה שימושית לנו. 

נחיל דייסון

על פי אחד הרעיונות, בניית נחיל דייסון תימשך כמה עשרות שנים בלבד. רובוטים יישלחו אל כוכב הלכת כוכב חמה (מרקורי) ויכרו חומר מאדמתו. החומר יישלח לחלל למסלול סביב כוכב חמה, משימה שאינה קשה במיוחד עקב כוח המשיכה הנמוך של כוכב הלכת. בחלל, יבנו רובוטים את היחידה הראשונה של נחיל דייסון מהחומר. היחידה תספק אנרגיה כדי להמשיך בפעולת כריית החומרים בכוכב חמה וכדי לבנות יחידות נוספות. החומרים שייכרו יישלחו אל החלל ושוב ייבנו מהם הרובוטים יחידות לקליטת אנרגיה. האנרגיה שיפיקו היחידות תנוצל להמשך פעולות כרייה ובנייה נוספות וחוזר חלילה. התהליך הוא אקספוננציאלי. ככל שיהיו יותר יחידות כך תופק יותר אנרגיה וייבנו יותר יחידות, שגם הן בתורן יספקו אנרגיה להמשך פעולת הכרייה ובניית היחידות.

כדור דייסון לעומת נחיל דייסון

כדור דייסון ונחל דייסון כאחד, מהווים אתגרים טכנולוגיים עצומים. יחד עם זאת, נראה שנחיל דייסון מעשי יותר לביצוע וזאת מהסיבות הבאות:

• כדי לבנות את כדור דייסון שהוא כדור אטום, נדרשת כמות אדירה של חומר. לעומת זאת, נחיל דייסון בנוי מיחידות קטנות עם חללים רבים ביניהם, דבר שמשמעותו הרבה פחות חומר.

• מאחר שכדור דייסון הוא גוף קשיח קיימת סכנה כי יינזק מפגיעת גופי חלל שיפגעו בו כגון מטאוריטים. זאת לעומת נחיל דייסון שפגיעה בו תגרום לנזק נקודתי בלבד.

• כדור דייסון חוסם את כל קרינת השמש. הדבר עלול לגרום לנזק אקולוגי במערכת השמש. לעומת זאת, נחיל דייסון אינו חוסם את כל הקרינה וגם ניתן לשלוט באופן מדויק במרכיביו וכך לאפשר לעודפי קרינה להמשיך אל כוכבי הלכת הזקוקים להם ולמנוע את הנזק האקולוגי.

• לעומת כדור דייסון הדורש דיוק רב בבנייתו ובאחזקתו, כשכל אי דיוק או טעות עלולים להיות הֲרֵי אָסוֹן, הרי שנחיל דייסון מורכב מיחידות עצמאיות. משמעות הדבר היא הקלה משמעותית מאד על יצירת הנחיל ועל אחזקתו.

עם זאת, נחיל דייסון נחות בהשוואה לכדור דיייסון מהסיבות הבאות:

• בכדור דייסון נקלטת כל האנרגיה הנפלטת מן השמש. לעומת כמות אנרגיה נמוכה יותר שנקלטת בנחיל דייסון, עקב החללים שבין היחידות המרכיבות אותו. 

• השטח הפנימי העצום של כדור דייסון, גדול בהרבה מהשטח של כלל מרכיבי נחיל דייסון (שגם הוא עצום) ולכן ניתן יהיה להקים עליו יישובים אנושיים רבים בהרבה מאשר בנחיל דייסון.

בחינת היתרונות מול החסרונות, מראה שנחיל דייסון אפשרי ועדיף בהרבה על כדור דייסון. כרגע האנושות עוד רחוקה מאד מהיכולת לבנות כדור דייסון או אפילו נחיל דייסון.