Tähtikoneet ovat luokka hypoteettisia megarakenteita , jotka käyttävät tähden säteilyä tuottamaan käyttökelpoista energiaa . Jotkut niiden lajikkeista käyttävät energiaa työntövoiman luomiseen ja kiihtyvyyteen tähdelle ja sen planeettajärjestelmälle tiettyyn suuntaan. Tällaisen järjestelmän rakentaminen mahdollistaa sen luojien luokittelun toisen tyypin sivilisaatioksi Kardaševin asteikon mukaan .
Tällaisia megarakenteita on kolmenlaisia.
Yksi yksinkertainen esimerkki tähtikoneesta on Shkadov-moottori (nimetty Leonid Mihailovich Shkadov , joka ehdotti ensimmäisenä sen suunnittelua) tai luokan A tähtikone [1] . Tällainen moottori on tähtien mittakaavassa oleva voimalaitos, joka koostuu valtavasta peilistä - riittävän suurikokoisesta aurinkopurjeesta , jonka valon painetta tasapainottaa tähden vetovoima. Koska tähden säteilypaine tulee lopulta epäsymmetriseksi (eli johonkin suuntaan säteilee enemmän energiaa), paine-ero saa aikaan työntövoiman ja tähti alkaa kiihtyä sen yläpuolella leijuvan purjeen suuntaan. Tällainen työntövoima ja kiihtyvyys olisivat erittäin pieniä, mutta tällainen järjestelmä voisi pysyä vakaana vuosituhansia. Tähden planeettajärjestelmä liikkuu itse tähden mukana.
Auringon kaltaiselle tähdelle , jonka kirkkaus on 3,85⋅10 26 W ja massa 1,99⋅10 30 kg, kokonaistyöntövoima, joka syntyy heijastamalla puolet auringon säteilystä, olisi 1,28⋅10 18 Newtonia. Miljoonan vuoden aikana tämä antaa nopeuden muutoksen 20 m / s ja etäisyyden alkuperäisestä sijainnista 0,03 valovuotta. Miljardissa vuodessa nopeus on 20 km/s ja etäisyys alkuperäisestä sijainnista 34 000 valovuotta, mikä on hieman yli kolmasosa Linnunradan galaksin leveydestä .
Luokan B tähtikone on Dyson-pallo tai yksi sen muunnelmista, joka on rakennettu tähden ympärille. Hyödyntämällä tähden ja tähtienvälisen väliaineen lämpötilaeroa , voit ottaa energiaa järjestelmästä mahdollisesti käyttämällä lämpösähköisiä ilmiöitä . Toisin kuin Shkadov-moottori, tällaista järjestelmää ei ole suunniteltu tuottamaan työntövoimaa. Matryoshka-aivojen käsite perustuu ajatukseen B-luokan koneesta, jossa energiaa otetaan tiettyyn tarkoitukseen: tietojenkäsittelyyn.
C-luokan tähtikone yhdistää kaksi aikaisempaa luokkaa suorittaen sekä työntövoimaa että sähköntuotantoa.
Dyson-kuori, jonka sisäpinta on osittain peilattu, olisi yksi tällainen järjestelmä (vaikka sillä, kuten tavallisella kuorella, olisi vakausongelmia). Dyson-pallo on rakenteeltaan myös Shkadov-moottori, jos staattisten komponenttien järjestely on epäsymmetrinen; Sähköntuotantokyvyn lisääminen tällaisen järjestelmän komponentteihin on triviaali tehtävä verrattuna sen rakentamiseen.
Kaplan-moottoriAstrofyysikko Matthew E. Caplan Illinoisin yliopistosta on ehdottanut eräänlaista tähtimoottoria, joka käyttää tähden fokusoitua säteilyä (käyttämällä luokan A koneen staattisia peilejä) lämmittääkseen alueita tähden pinnalla ja luodakseen aurinkotuulen säteitä, jotka kerääntyvät tähtiin. moottorin kaltaisen moottorin runko Bassard , sähkömagneettiset kentät. Ydinfuusiota käyttävä moottori tuottaa plasmavirran vakauttaakseen asemansa tähteen nähden ja radioaktiivisen happi-14- virran työntövoimaa varten. Käyttäen alkeislaskelmia, olettaen maksimaalisen hyötysuhteen, Kaplan arvioi, että moottori käyttää 10 12 kg tähtimateriaalia sekunnissa tuottaakseen maksimikiihtyvyyden 10 −9 m/s 2 , jolloin nopeus on 200 km/s 5 miljoonassa vuodessa. 10 parsekin etäisyydellä 1 miljoonan vuoden ajan. Vaikka moottori voisi teoriassa toimia 100 miljoonaa vuotta, kun otetaan huomioon nopeus, jolla Auringon massa häviää, Kaplan uskoo, että 10 miljoonaa vuotta riittää estämään tähtien törmäys [2] . Konsepti kehitettiin populaaritieteellisen YouTube - kanavan Kurzgesagtin [ 3 ] pyynnöstä .