戴森球体背后的概念主义者弗里曼·戴森（Freeman Dyson）讨厌假想的工程巨型结构以他命名的事实。 实际上，直到今天，他公开地将这个想法的起源归功于奥拉夫·斯塔普尔顿（Olaf Stapledon）于1937年出版的小说《造星者》，并希望将其命名为其他东西。 无论概念或名称的由来，戴森球都是天体物理学和工程学中的一个突出主题。
就在2015年，Tabby’s Star（正式名称为KIC 846…等等，没人真正关心这个数字）的光度出现了非常奇怪的下降，这不能用行星或太阳斑的存在来解释。 各种各样的猜测是，这种奇怪的亮度下降，以不同的幅度重复了多次，实际上是目前正在进行的恒星巨型结构的建造过程。 尽管后来通过沿偏心轨道蒸发的小行星“流氓”更准确地解释了数据，但这一事件是一个警钟，开普勒可能探测到的不仅仅是系外行星。
这样的结构将是惊人的工程壮举。 本质上，戴森球是一个巨大的收集太阳能的巨型结构，其目的是在飞速发展的时期为航天文明提供动力。 它通常与一个物种在Kardachev规模上成为II型文明有关，该物种收集并利用整个恒星的功率输出（约10²⁶瓦）。 为了进行比较，我们整个星球目前平均仅使用1.8 * 10 13瓦； 少20万亿倍 这不是我们将在本世纪甚至下一个千年内努力实现的结构。
戴森（Dyson）在对这个想法进行修改时，设想了一个未来的人类文明，其能量需求正在飞涨。 当我们的功率消耗接近太阳的功率输出时，变得至关重要的是，我们必须充分利用母恒星的全部潜力，而不是试图在其他地方复制这种功率。 在他的建议中，戴森提出了三种主要的戴森球体类型，它们可以用来利用太阳的能量输出。
戴森·斯沃姆（Dyson Swarm）
戴森群是最简单的戴森巨型结构。 本质上，戴森群只是在太阳周围的轨道上放置的一组太阳能电池板。 为了收集可观的电力流，这些太阳能电池板必须非常大。 大多数设计为每个面板使用的半径比从地球到月球的距离大几倍 。
这种群的建设可以仅从一颗卫星开始，将能量无线传输回地球。 最终可能会添加更多的卫星，以围绕主星形成环。 戴森环。 由于这些构造物在轨道上，因此当在第一个环以外添加更多卫星时，这些卫星的配置将变得非常困难。 轨道将相交，并且要么必须安排好时间，要么放置在略有不同的轨道上以避免碰撞。 但是，第二种选择会在其他卫星上引起蚀期，从而降低所收集的电量。
这些结构的材料可能来自小行星带。 假设卫星半径为10 6米（相当于地球-月球距离的25倍），厚度为几米，则可以从大型小行星（如谷神星）的质量中构造几百颗卫星。 利用小行星带的其余部分可以建造成千上万个。 这里真正的麻烦是重组小行星物质，以制造既能收集太阳的太阳输出又能抵消其自身质量的引力的材料。
相对于其巨大的表面积，每颗卫星都将非常薄，从而使此类结构极为脆弱。 与彗星，小行星和流星的碰撞将不利于这种阵列的成功，甚至与其他内部行星的引力相互作用也可能使阵列破裂。 在确定特定的轨道配置以及实施小行星防御系统时必须格外小心。
戴森·斯沃姆斯（Dyson Swarms）很难用作人类的生物圈，因为它们几乎不提供重力。 戴森群可以改成在地球轨道内建造（只要与地球发生的食相不足以使地球完全冷却），并从国外提供动力即可。
戴森泡泡
与戴森群类似，戴森泡沫将由围绕恒星的大量太阳能收集卫星组成。 此处的区别在于，不是将这些卫星放置在围绕恒星的轨道上，而是将它们放置在Goldilocks距离上，其中来自太阳风和辐射的太阳压力恰好等于太阳在卫星上的引力。 这使得每个卫星完全静止。
这极大地降低了戴森·斯沃姆斯（Dyson Swarms）所表现出的极端复杂性，并允许更高的收率。 从理论上讲，一个文明可以继续在这个Goldilocks距离上增加更多的卫星，直到整个恒星被覆盖为止，本质上就是创建了戴森壳。 由于每个卫星都保持静止，因此它也消除了其他卫星发生食相的机会。
但是，戴森气泡的构造可能比戴森虫群的难度更大，因为重力相互作用和碰撞对阵列而言甚至更为严重。 在戴森群中，几乎有0％的机会引力效应或撞击实际上会使卫星完全无用，可能使卫星失去对准或进入稍微偏心的轨道。 但是，在静止的戴森气泡中，很小的相互作用会破坏精确配置的稳定性，使容器保持在原位，并可能使其掉入阳光下。 这样的阵列将需要非常先进的姿态控制系统。
戴森泡泡（Dyson Bubbles）遭受戴森（Dyson Swarms）同样的无能为力，即无法为人类提供非常合适的生物圈。 戴森气泡上的唯一引力将来自太阳，除非气泡离恒星非常近（否则可能很危险），否则重力将很小。 这意味着戴森气泡必须在构建时考虑到地球的轨道，并留出足够的阳光才能到达地球的表面。
戴森·壳斯
在科幻小说中，最常见的戴森巨型结构是戴森壳。 它通常被错误地与术语“戴森球体”（Dyson Sphere）同义词使用。 戴森壳是一个完整的实心球，围绕整个恒星构造。 戴森壳牌的优势是可以捕获100％的太阳能输出，这是Swarms或Bubbles无法声称的。 它们还为任何潜在的人类生物圈提供了最大的表面积。 尽管如此具有标志性和流行性，但这实际上是戴森巨型结构中最不可行的。
戴森外壳将需要比太阳系中存在的固体材料更多的材料，以使外壳厚度甚至达到一百米。 但是即使在这样的厚度下，结构本身也可能无法承受其自身重力的压缩力（如果以1 AU半径构造）。 如果您想要戴森外壳具有人造重力，则它必须以超过1200 km / s的速度绕太阳旋转，这是光速的0.4％。 这相当于一年多一点就能完成一个太阳轨道。 结构上的应力是无法想象的。 如果您只是想像以前建议的那样通过扩展戴森气泡来构建它，则将被迫阻止来自地球的所有入射光，这没什么关系，因为无论如何您都需要来自地球的材料才能构建它。
戴森壳对于我们的太阳可能并不实用，但是也许生活在较小恒星周围的物种（例如M级红矮星）比我们的物种更能受益于戴森壳的好处。 由于能量输出如此之小，为了正确地为围绕这颗恒星的快速推进的I型外星文明提供服务，必须捕获其宿主恒星更大比例的能量。 此外，与此类恒星的适居距离通常允许轨道在数天之内进动，反而使人工引力成为可能。
寻找戴森球体
如果恒星巨型结构是II型文明发展的自然阶段，那么整个银河系中可能会有成百上千个。 如果它们确实存在，它们将展现出一些可以告诉我们揭示其存在的特征。
日食是戴比球体的一项特性，这一点在“虎斑星事件”中得到了突出体现。 如果我们看到大的日食暗示行星比木星大，但没有引起这样的行星在主恒星上诱发的引力晃动，则可能表明我们正在看到戴森群。 类似地，如果我们看到由于大而深色的身体而使日食发生得非常缓慢，则可能表明我们正在看到戴森气泡的过渡效应。 由于戴森泡泡卫星不在轨道上，所以它们只会使实际宿主恒星本身相对于我们的行星的相对缓慢的运动使我们黯然失色。
戴森壳牌可能更难检测。 因为它们完全吸收了恒星发出的所有可见光，所以它们对于任何传统望远镜来说都是看不见的。 但是，我们可以检测到戴森壳层发出的辐射。 红外辐射。
能量收集发生在戴森壳的内表面。 如果一个物种不使用它们收集的任何能量，则壳的外表面将达到平衡温度，并在该温度下再发射100％的红外波段辐射。 但是，如果该物种节俭，则它们可能会使用其寄主恒星的部分（即使不是大部分）能量。 但是，总会有废热。 不能捕获的热量，或他们使用电源所产生的热量。 该废热将以比它们根本没有捕获/使用任何太阳能的频率更低的频率通过外壳辐射。 这意味着，如果我们检测到非常大的低频红外源，则可能会看到戴森外壳的影响。
结论
任何形式的戴森球都会代表一个物种成为真正的银河系种族的转折点。 出于个人目的完全重新布置数十亿年历史的太阳系是否符合伦理学上的想法，可能在当今时代引起争议。 但可以肯定的是，作为一个先进物种，我们的能源需求正在增长，而且似乎并未放缓。 当我们接近星际发展阶段时，可能有必要利用恒星，这是自然的力量，以便为我们的发现和探索提供动力。 宇宙并不需要我们生存，但是我们确信无论现在还是在遥远的将来都需要它。
