Предположение о возможности путешествий древних внеземных цивилизаций, использующих свет, излучаемый их звездами, существует уже достаточно продолжительное время. В частности, предполагается, что свет может быть использован для точечного подогрева самих звезд. Этот подход позволяет перемещать целые планетные системы на значительные расстояния, вплоть до межгалактических перелетов. Однако вопрос об устойчивости таких систем до сих пор остается предметом обсуждений.
Колин Макиннес из Великобритании опубликовал в Щепоть из Известий Королевского астрономического общества работу, где разобрал гравитационную стабильность мегаструктур типа сферы Дайсона и так называемых «звездных двигателей». По его расчетам, они могут быть стабильны на больших отрезках времени, причем даже без вмешательства создавшей их цивилизации.
Системы перемещения в пространстве, включающие звезды и их планетные системы, известны как звездные двигатели. Для осуществления такого перемещения необходимо перемещать само светило, поскольку его гравитационное поле достаточно мощное, чтобы удержать остальные элементы системы в своей орбите, подобно связанным объектам. Наиболее элементарная конструкция такого рода получила название двигателя Шкадова (в честь автора концепции). Она представляет собой совокупность солнечных парусов, расположенных с одной стороны от звезды и способных изменять общий импульс звезды и ее планет.
Второй тип звездных двигателей, известный как двигатель Каплана, предполагает создание конструкции, напоминающей сферу Дайсона – гигантского скопления искусственных спутников, охватывающих всю звездную систему. Некоторые из этих спутников преобразуют звездное излучение в электроэнергию, в то время как другие используют параболические зеркала для фокусировки оставшейся части излучения. Эти зеркала направлены на определенные участки звезды, что приводит к их нагреву и интенсивному выбросу звездного ветра. Струя этого ветра захватывается на границе системы, вблизи отражающих зеркал, и направляется в термоядерные реакторы для сжигания. Затем продукты реакции ускоряются в заданном направлении, формируя реактивный импульс, который приводит в движение всю систему.
Двигатель Шкадова обладает умеренной эффективностью: за миллион лет он увеличит скорость системы (в требуемом направлении) лишь на 20 метров в секунду, переместив ее на расстояние в 0,03 светового года. Концепция Каплана значительно динамичнее, она обеспечивает разгон системы на 200 километров в секунду за миллион лет, что позволит цивилизации, использующей его, достичь ближайшей крупной галактики, Туманности Андромеды, за 250 миллионов лет.
В своей работе Макиннес указал, что обеспечение устойчивости системы спутников и отражателей представляет собой сложную задачу, требующую значительных временных затрат со стороны цивилизации, ее создавшей. В связи с этим он поставил вопрос о возможности пассивной стабилизации, то есть без применения двигателей и постоянной корректировки.
По имеющимся данным, размещение узких колец с инертными спутниками за соответствующими мегаконструкциями позволит их гравитация компенсировать звездное излучение, воздействующее на спутники-отражатели (или спутники с фотоэлементами). Это обеспечит стабильность мегаконструкций на протяжении миллионов лет без значительных затрат энергии со стороны цивилизации, их создавшей. Специалист считает, что существование подобных структур может облегчить обнаружение внеземного разума.
Несмотря на кажущуюся логичность, расчеты Макиннеса содержат ряд упрощений. Так, он не учитывает воздействие на устойчивость системы при близком прохождении сверхновых или газовых облаков. Кроме того, для межгалактических путешествий звездных систем гравитационная стабильность может быть существенно изменена темными шаровыми скоплениями, состоящими из темной материи. По данным ряда исследований, они обладают значительной массой, сконцентрированной в небольшом объеме. Следовательно, приближение к такому скоплению может привести к дестабилизации орбит спутников, вращающихся вокруг подобных мегасозвездий.