Mesin bintang

Mesin bintang adalah sebuah kelas megastruktur hipotetis yang menggunakan radiasi bintang untuk menciptakan energi yang dapat digunakan. Beberapa varian menggunakan energi ini untuk menghasilkan daya dorong, dan dengan demikian mempercepat bintang dan semua benda yang mengorbitnya menuju arah tertentu. Penciptaan sistem semacam itu akan membuat pembangunnya menjadi peradaban Tipe-II pada skala Kardashev.

Diagram Mesin Bintang Kelas C (berdasarkan skala) dibangun di sekitar bintang seperti Matahari. Ini terdiri dari gerombolan Dyson parsial yang terdiri dari 5 cincin Dyson dari pengumpul surya (komponen Kelas B), dan statit besar pendorong Shkadov (komponen Kelas A). Perspektif gambar ini berasal dari bawah ekliptika sistem bintang pada jarak ~ 2,8 AU. Arah percepatan sistem adalah pada vektor yang melewati dari pusat bintang melalui pusat pendorong Shkadov, yang melayang di atas kutub utara bintang (berkaitan dengan ekliptika), pada jarak 1 AU.

Kelas

Ada tiga kelas varian dari ide ini.

Kelas A (Pendorong Shkadov)

Salah satu contoh paling sederhana dari mesin bintang adalah pendorong Shkadov (dinamai sesuai nama Dr. Leonid Shkadov yang pertama kali mengusulkannya), atau mesin bintang kelas A. Mesin semacam itu adalah sistem propulsi bintang, yang terdiri dari cermin/layar cahaya yang sangat besar — sebenarnya ini merupakan jenis statit surya yang cukup besar untuk dikategorikan sebagai megastruktur — yang akan menyeimbangkan gaya tarik gravitasi dan tekanan radiasi dari bintang. Karena tekanan radiasi bintang akan menjadi asimetris, yaitu lebih banyak radiasi yang dipancarkan dalam satu arah dibandingkan dengan yang lain, tekanan radiasi 'berlebih' bertindak sebagai gaya dorong, mempercepat bintang ke arah statit melayang. Dorongan dan akselerasi seperti itu akan sangat kecil, tetapi sistem seperti itu bisa stabil selama ribuan tahun. Setiap sistem planet yang "menempel" pada bintang akan "diseret" oleh bintang induknya. Untuk bintang seperti Matahari, dengan luminositas 3,85×10²⁶ W dan massa 1,99×10³⁰ kg, total daya dorong yang dihasilkan dengan memantulkan setengah dari output matahari adalah 1,28×10¹⁸ N. Setelah satu juta tahun, ini akan menghasilkan kecepatan 20 m/s, dengan perpindahan dari posisi semula 0,03 tahun cahaya. Setelah satu miliar tahun, kecepatannya menjadi 20 km/s dan perpindahan 34.000 tahun cahaya, sedikit di atas sepertiga dari perkiraan lebar galaksi Bima Sakti.

Kelas B

Mesin bintang Kelas B adalah bola Dyson - varian mana pun - yang dibangun di sekitar bintang, yang menggunakan perbedaan suhu antara bintang dan media antarbintang untuk mengekstraksi energi yang dapat digunakan dari sistem, mungkin menggunakan mesin panas atau sel fotovoltaik. Berbeda dengan pendorong Shkadov, sistem seperti ini tidak berfungsi sebagai pendorong.

Kelas C

Mesin bintang Kelas C menggabungkan dua kelas lainnya, menggunakan kedua aspek pendorong Shkadov, dan aspek penghasil energi dari mesin Kelas B.

Bola Dyson dengan permukaan bagian dalam yang sebagian ditutupi oleh cermin akan menjadi salah satu inkarnasi dari sistem semacam itu (walaupun sistem ini menderita masalah stabilisasi yang sama seperti cangkang non-propulsi), seperti halnya gerombolan Dyson dengan cermin statit yang besar (lihat gambar di atas). Varian gelembung Dyson merupakan pendorong Shkadov (asalkan pengaturan komponen statitnya asimetris), menambahkan kemampuan ekstraksi energi ke komponen ekstensi yang tampaknya hampir sepele.

Pendorong Caplan

Ahli astrofisika, Matthew E. Caplan dari Universitas Negeri Illinois telah mengusulkan varian dari gerombolan cermin Dyson yang menggunakan energi bintang terkonsentrasi untuk mengeksitasi wilayah tertentu dari permukaan luar bintang dan membuat berkas angin matahari untuk dikumpulkan oleh beberapa ramjet Bussard, memproduksi plasma terarah untuk menstabilkan orbitnya dan jet oksigen-14 untuk mendorong bintang. Menggunakan perhitungan dasar yang mengasumsikan efisiensi maksimum, Caplan memperkirakan mesin Bussard akan menggunakan material matahari dengan laju 10¹⁵ gram/detik untuk menghasilkan akselerasi maksimum 10^-9 m/s², menghasilkan kecepatan 200 km/s setelah 5 juta tahun, dan jarak 10 parsec lebih dari 1 juta tahun. Sementara secara teoritis mesin Bussard akan bekerja selama 100 juta tahun mengingat laju kehilangan massa Matahari, Caplan menganggap 10 juta tahun sudah cukup untuk menghindari tabrakan bintang. Usulannya dipopulerkan oleh saluran pendidikan YouTube Kurzgesagt.

Mesin bintang dalam fiksi

Dalam novel fiksi ilmiah Olaf Stapledon tahun 1937 Star Maker, beberapa peradaban galaksi canggih mencoba untuk menggunakan mesin bintang untuk mendorong sistem planet mereka melintasi penjuru galaksi untuk menghubungi peradaban galaksi canggih lainnya secara fisik. Namun, ternyata bintang-bintang adalah bentuk kehidupan yang memiliki kesadaran mereka sendiri dan mereka sangat kesal dengan hal yang terjadi pada mereka karena memindahkan bintang adalah tindakan yang melanggar kanon tari balet galaksi. Bintang-bintang itu menganggap diri mereka adalah bagian dari kanon itu, yang merupakan fokus utama dan ritual paling suci dalam kehidupan mereka. Jadi, bintang-bintang yang dipaksa bergerak ke arah yang berbeda oleh peradaban di sekitarnya membalas dendam dengan melakukan bunuh diri dengan meledak sebagai supernova, sehingga menghancurkan planet yang mengelilinginya. Ini mengawali Perang Bintang dan Peradaban, yang berlangsung jutaan tahun dan menjadi peristiwa penting dalam sejarah galaksi tersebut. Perang hanya berakhir ketika peradaban galaksi mencari cara berkomunikasi secara telepati dengan bintang-bintang dan mengatur gencatan senjata.

Novel Bowl of Heaven karya Larry Niven dan Gregory Benford menggambarkan sebuah megastruktur berbentuk mangkuk yang menggunakan medan magnet untuk menyebabkan bintangnya memancarkan jet plasma, yang menggerakkan bintang tersebut, diikuti oleh megastrukturnya.

Film Avengers: Infinity War in the Marvel Cinematic Universe memiliki serangkaian adegan yang terjadi di Nidavellir, mesin bintang yang digunakan sebagai penempaan senjata.