Struktur terapung besar yang memanfaatkan tenaga bintang dapat menjadi rumah bagi umat manusia. Benar, membina mereka akan menjadi tugas yang luar biasa. Dunia cincin gergasi yang mengorbit bintang jauh telah menjadi ikonik dalam fiksyen sains. Lanskap suci mereka, tertutup struktur cincin nipis, mengasyikkan imaginasi kita. Dunia cincin telah menjadi motif umum, asas masa depan bagi umat manusia.
"Ini semua omong kosong, tentu saja," kata pesara profesor Freeman Dyson. Dyson yang mempopularkan idea mengenai megastruktur ini; mereka akhirnya dikenali sebagai bola Dyson. Dyson, pada gilirannya, "meminjam idea" dari penulis fiksyen ilmiah Olaf Stapledon dalam novelnya di Star Maker 1937, di mana seorang pengembara bumi bertemu dengan megastruktur serupa yang menyerap tenaga bintang-bintang berdekatan. Walaupun Dyson melihat sfera ini sebagai cangkang struktur orbit untuk menyerap jumlah tenaga maksimum dari bintang, penulis fiksyen ilmiah mengakui kemungkinan sfera yang dapat dihuni meliputi bintang.
Sepuluh tahun selepas makalah Dyson pada 1960 mengenai struktur seperti itu diterbitkan dalam Science, Larry Niven memutuskan untuk menggunakan cincin khatulistiwa sebagai bola Dyson sebagai asas untuk novelnya Ringworld.
The Ring Worlds sejak itu muncul dalam siri permainan video Halo, filem 2013 Elysium dan novel Budaya Ian Banks. Di Halo, mereka adalah dunia buatan raksasa di mana manusia memiliki kemampuan untuk hidup di bahagian dalam cincin, sementara di luar dilindungi oleh cangkang yang kuat. Dalam Elysium oleh Neil Blomkamp, sementara itu, dunia cincin berputar mengelilingi Bumi dan kelihatan lebih seperti stesen angkasa. Bagaimana anda membina cincin seperti itu di dunia nyata?
Seperti bidang apa pun, ukurannya penting. Dunia cincin adalah megastruktur, dan pembinaannya akan memerlukan sejumlah besar bahan dan tenaga.
Mengumpulkan asteroid
Penulis fiksyen sains dan bekas ahli astronomi Alastair Reynolds percaya bahawa “Ada cukup bahan di tali pinggang Kuiper untuk membina apa sahaja. Kami dapat menyerap semua asteroid kecil, menyaring bahan mudah menguap, meninggalkan batu murni dan membina struktur yang luar biasa darinya."
Video promosi:
Walau bagaimanapun, terdapat tempat di mana bahan ini banyak. Kuiper Belt - ia adalah wilayah sistem suria yang membentang sekitar 2,97 bilion kilometer di luar orbit Neptunus. Ia dipenuhi dengan badan seperti asteroid yang dapat menjadi sumber ideal untuk bahan mentah.
Ahli astronomi Katie Mack tidak bersetuju dengannya. Dia berkata: "Tali pinggang Kuiper cukup meresap dan anda harus memasang dan membongkar beberapa badan untuk mengumpulkan jumlah bahan yang tepat."
Sekiranya - dan ini besar jika - masyarakat masa depan mempunyai cukup waktu dan kapasiti untuk mengumpulkan dan mengangkut bahan dari tali pinggang Kuiper ke orbit yang diperlukan, akan ada cukup banyak bahan mentah untuk membangun dunia cincin. Walau bagaimanapun, persoalannya adakah pelaburan masa dan sumber ini akan bermanfaat.
Dunia cincin juga mesti menyokong beberapa bentuk graviti; jika tidak, segala-galanya, termasuk suasana yang diperlukan untuk hidup, akan terapung ke ruang dalam. Kaedah yang paling biasa untuk menghasilkan graviti buatan adalah dengan menghasilkan daya empar melalui putaran. Walau bagaimanapun, mendapatkan objek besar untuk berputar pada kelajuan yang diperlukan akan menjadi tugas besar.
Daya putaran mesti dibahagi secara merata, jika tidak, strukturnya boleh merobeknya sendiri. Nasib baik, tidak ada geseran di ruang, dan putaran pada kelajuan yang diinginkan tidak akan menjadi perlahan.
Semakin besar diameter dunia cincin, semakin banyak daya akan bertindak pada struktur berputar. Menurut Mack, kekuatan daya ricih ini yang bertindak pada cincin akan bergantung pada "seberapa dekat anda dengan bintang dan berapa banyak graviti yang anda perlukan."
Kuasa yang tidak diketahui
Sekiranya kita menganggap bahawa dunia cincin akan mempunyai diameter yang sama dengan orbit Bumi (kira-kira 300 juta kilometer) dan memerlukan graviti 1G, ia harus berputar pada kelajuan sekitar 1.9 juta kilometer per jam. Kekuatan yang bertindak di atasnya akan sangat kuat sehingga, menurut Mack, "kita harus mencari cara baru untuk mengikat atom bersama."
Salah satu penyelesaian teori untuk masalah teknikal ini mungkin tersembunyi dalam beberapa bentuk piezoelektrik. Ringkasnya, bahan tersebut dapat diperkuat secara buatan dengan mengalirkan elektrik melaluinya.
Namun, memandangkan ukuran cincin dan tenaga yang diperlukannya, keberkesanan syarikat kolosal ini sekali lagi mula dipersoalkan. Kuasa harus diagihkan secara merata ke seluruh struktur, sambil mengurangkan risiko kegagalan kuasa bencana menjadi sifar.
Cabaran utama ialah menjaga dunia cincin dalam orbit stabil di sekitar bintang. Reynolds ingat bahawa tidak lama selepas Larry Niven's Ringworld diterbitkan, "peminat mengira bahawa jika Ringworld bergerak sedikit lebih dekat ke bintang, keseimbangan akan terganggu, strukturnya akan melayang dan akhirnya meletup."
Niven menguruskan hal ini dalam novel-novel The Ringworld yang kemudian, melekatkan roket ke tepi luar struktur, yang akan selalu menstabilkan kedudukannya dan memastikan pemusatannya relatif terhadap bintang.
Sekiranya kita menganggap bahawa masyarakat masa depan akan mempunyai kemampuan teknikal berskala besar untuk pembinaan dunia cincin, mereka akan menyelesaikan masalah pengukuhan struktur dan menjaga kestabilan orbitnya, apa yang akan mereka lakukan dengannya seterusnya?
Dalam Budaya, stesen orbit digunakan sebagai kediaman besar, sementara di seri Halo mereka adalah alat kiamat yang dirancang untuk meledakkan dan memusnahkan jangkitan berbahaya. Dyson melihat alamnya sebagai alat untuk memaksimumkan penuaian tenaga dari bintang, bukan sebagai alternatif kepada terraforming untuk menjadikannya sesuai untuk manusia.
Mack berkata: "Kami dapat menciptakan dunia cincin agar tidak terraform dunia yang ada." Namun, dia percaya bahawa penyelesaian ini mungkin bukan yang paling berkesan. Saintis percaya bahawa "mana-mana masyarakat yang dapat membina struktur seperti dunia gelanggang dengan mudah dapat menemukan planet berbatu dan terraformnya mengikut budi bicaranya."
Walaupun teknologi untuk terraforming berbeza dari yang diperlukan untuk membina cincin orbit, tahap kemajuan teknikal keseluruhan akan hampir sama. Sebaliknya, untuk semua kemegahan teoritis mereka, dunia cincin kekal sebagai contoh saintifik yang tidak dapat diakses dan tidak berkesan dari teknik kejuruteraan.
Ilya Khel
