Un cerebro matryoshka es una megaestructura hipotética propuesta por Robert Bradbury, basada en la esfera de Dyson y dotada de una inmensa capacidad informática. Captura toda la energía producida por una estrella para ejecutar sus sistemas informáticos. El concepto toma su nombre de las muñecas rusas, las matrioskas .
El término cerebro matryoshka fue acuñado por Robert Bradbury como una alternativa al “cerebro de Júpiter”, un concepto idéntico pero a escala planetaria. El diseño de un cerebro matryoshka se basa en su propia capacidad y captura máxima de radiación emitida por su estrella fuente, mientras que el cerebro de Júpiter está diseñado para minimizar el retraso de la señal y maximizar la velocidad computacional.
Una estructura tan hipotética consistiría en al menos dos esferas Dyson dispuestas alrededor de una estrella y apiladas una dentro de la otra. Las computadoras a escala enana formarían una parte importante de las carcasas. Los intercambios de energía entre la estrella y el espacio proporcionarían energía a estos procesadores. Un caparazón (o componente, si tiene la forma de un enjambre de Dyson), absorbería la energía irradiada sobre su superficie interna y la usaría para ejecutar sus sistemas informáticos. La energía emitida por los sistemas informáticos (en forma térmica, por ejemplo) sería recolectada y utilizada por los sistemas informáticos de la siguiente capa. Este proceso se repetiría para cada caparazón. Cuanto más lejos está un caparazón del corazón del cerebro matryoshka, mayor es su superficie y más difusa es la energía que recibe. Ésta es la razón por la que las computadoras enanas de cada caparazón estarían diseñadas para funcionar a diferentes temperaturas; los componentes del núcleo se acercarían al calor de la estrella central, mientras que las capas externas de la estructura podrían acercarse al frío interestelar . Por lo tanto, un cerebro matryoshka con una pequeña cantidad de caparazones tendría una temperatura exterior relativamente alta, mientras que muchas capas de caparazón tendrían una temperatura exterior de menos de 30 Kelvin.
El mecanismo ideal para extraer energía de la radiación que pasa a través de los proyectiles, el número de proyectiles y su tamaño ideal son objeto de especulación. Si bien el concepto del cerebro matryoshka no viola ninguna de las leyes de la física establecidas, la ingeniería necesaria para construir tal estructura sería compleja. El proyecto requeriría la deconstrucción de gran parte (si no todo) del sistema planetario de la estrella para obtener los materiales de construcción.
Hay diferentes tipos de cerebros matryoshka, cada uno de los cuales funciona de manera diferente. Los tres principales son:
El cerebro Matryoshka, alimentado internamente, está construido alrededor de una estrella, como una esfera Dyson Tipo I, es decir, en forma de concha.
El cerebro Matryoshka alimentado externamente se construye independientemente de una estrella y es alimentado por una fuente externa.
El cerebro autónomo de Matryoshka no depende de una estrella para su alimento, sino que genera energía por sí mismo (por fusión nuclear o fisión).
A gran escala, el cerebro matryoshka está limitado, en su fase primaria, por los recursos proporcionados por un sistema estelar aislado, así como por la habilidad del constructor en el campo de la ingeniería estelar . Sin embargo, a escala microscópica, el cerebro de Matryoshka está limitado por la capacidad del constructor para ensamblar materia átomo por átomo, en nanotecnología . Es la unión de estos dos métodos de construcción lo que permite el uso óptimo de los recursos del sistema.
La energía recolectada por un cerebro matryoshka varía según la distancia de los paneles solares a la estrella (la fuente de energía) y las características de los paneles solares. En 1992, Eric Drexler estimó que con la ayuda de la nanotecnología solamente , sería posible construir paneles solares con una masa de alrededor de 10-3 kg que pueden generar alrededor de 10 5 W / kg en la órbita de la Tierra . Dado que la energía emitida por el Sol es 3.826 × 10 26 W , se necesitarían 3.826 × 10 21 kg de paneles solares para orbitar la Tierra . En comparación, esta masa se puede comparar con la masa total de objetos en el cinturón de asteroides . Colocar los paneles solares en una órbita más cercana al Sol disminuiría la cantidad de paneles disponibles, pero se deteriorarían más rápido . Geoffrey Landis demostró en 1998 que la energía recuperada por paneles solares en una órbita muy cercana a una estrella sería menor que la recuperada en una órbita más alta, debido a la constante necesidad de reparar y reemplazar los paneles solares dañados.
Los paneles solares del cerebro Matryoshka pueden medir su eficiencia de acuerdo con varios criterios, que son:
La energía electromagnética recolectada podría ser del espectro visible pero también de todo el espectro electromagnético , lo que aumentaría la eficiencia de la recuperación de energía.
El sistema informático del cerebro Matryoshka requeriría componentes que puedan almacenar datos. Robert Bradbury imaginó cuatro niveles de almacenamiento, cada uno requiriendo menos material y energía que el anterior:
Acerca de estos niveles de almacenamiento, escribe Robert Bradbury: “El almacenamiento fotónico parece ser el límite porque se requiere la menor cantidad de materia / energía para representar un bit. " ( " El almacenamiento de fotones parece ser el límite porque requiere la menor cantidad de materia o energía para codificar un poco " ).
Para que un cerebro matryoshka sea lo más eficiente y eficiente posible, la ubicación ideal sería en un área de baja radiactividad, con una fuente de energía cercana y abundante y una fuente de materiales fácilmente recuperables. Finalmente, es deseable que un cerebro matryoshka esté alejado de fuentes de perturbaciones gravitacionales como los agujeros negros .
Los cúmulos globulares reúnen todas estas cualidades, que podrían ser una ubicación óptima para los cerebros matryoshka de construcción. Un cerebro matryoshka alimentado externamente podría construirse en un cúmulo globular y recibir energía de múltiples rayos de energía de múltiples estrellas . Más simplemente, un cerebro matryoshka podría construirse alrededor de una estrella utilizando los recursos disponibles en su sistema planetario .
También deben tenerse en cuenta las características de la estrella alrededor de la cual se podría construir un cerebro matrioska. Construir una estructura de este tipo alrededor de una estrella masiva permitiría el acceso a una gran cantidad de energía, pero requeriría una gran cantidad de materias primas. Construir un cerebro matryoshka alrededor de una estrella con una masa menor reduciría los costos de materia prima, pero tal estructura recolectaría menos energía. La vida útil de la estrella también es un factor importante. Una estrella masiva tiene una vida útil mucho más corta que una estrella menos masiva, por lo que un cerebro matryoshka construido alrededor de una estrella pequeña podrá recolectar energía durante más tiempo, lo que cuenta en millones de años de todos modos.
Un cerebro matryoshka puede recolectar grandes cantidades de energía y generar una potencia informática fenomenal. Esta energía y potencia de cálculo se pueden utilizar para muchos propósitos.
Charles Stross sugirió que podría ser posible generar simulaciones perfectas y codificar mentes humanas en esta realidad virtual. Esta simulación estaría impulsada por la potencia de cálculo del cerebro matryoshka. Damien Broderick incluso planteó la posibilidad de simular universos enteros. Algunas hipótesis apuntan al uso de un cerebro matryoshka como respuesta a la paradoja de Fermi : una civilización avanzada se simularía a sí misma en un universo virtual y sería imposible detectarla si no fuera detectando el propio cerebro matryoshka.
Parte de la energía recolectada podría usarse para mover el cerebro matryoshka usando un motor de fusión nuclear .
La mayoría de los métodos de construcción considerados para un cerebro matryoshka se basan en recolectar material del sistema planetario en cuestión. Esta recolección se puede hacer, inicialmente, a nivel de asteroides , pero a más largo plazo, podemos considerar el desmontaje de planetas enteros. El desmontaje de planetas gaseosos también permitiría obtener hidrógeno y helio, que se pueden utilizar como combustible para reactores de fusión nuclear . Estos proporcionarían la energía necesaria para acelerar la recolección de recursos.
Se consideran otros métodos de construcción, por ejemplo, previendo el desmontaje de Mercurio . De hecho, al ser este planeta el más cercano al Sol , sería más económico energéticamente mover los materiales hacia el Sol que desde otro planeta, si tenemos en cuenta que la primera capa del cerebro matryoshka estaría posicionada en una posición relativamente cercana a la estrella. .
El uso de sondas replicables también podría acelerar en gran medida la construcción de un cerebro matryoshka.
Para detectar una megaestructura como un cerebro matryoshka, podemos usar las mismas técnicas que para detectar una esfera de Dyson : ambas son megaestructuras, que tienen la misma base. La ocultación regular de una estrella puede indicar una estructura que orbita a su alrededor.
Otro indicador podría ser la liberación de radiación infrarroja débil .
Un cerebro matryoshka construido alrededor de una estrella como nuestro Sol podría recolectar alrededor de 3.8 × 10 26 W , lo que ubicaría a la civilización que lo construyó en el tipo II de la escala de Kardachev . La transición entre una civilización de Tipo I y Tipo II a través de la construcción de un cerebro Matryoshka podría ser rápida, una vez que se dominen los campos de la nanotecnología , la tecnología de disipación de energía y los paneles solares .
| Tipo | Potencia ( W ) |
|---|---|
| I | 2,1 × 10 16 |
| II | 3,8 × 10 26 |
| III | 4 × 10 37 |