Sphère de Dyson - Définition

Dans la fiction

Littérature

• Omale, de Laurent Genefort, est un monde créé sur le modèle d’une sphère de Dyson.
• Dans Les vaisseaux du Temps, de Stephen Baxter, suite de La Machine à remonter le temps d’H. G. Wells, le narrateur voyage dans un futur dont les sphères de Dyson connotent la modernité.
• Même s’il ne s’agit pas exactement d’une sphère, L’Anneau-Monde, de Larry Niven, fait référence à la Sphère de Dyson.
• Dans le roman « Le printemps russe » (Russian Spring) (1991) de Norman Spinrad, une sphère de Dyson prouve à l’humanité l’existence d’une civilisation extraterrestre très avancée.
• Le roman Spin (2007), de Robert Charles Wilson, traite des sphères de Dyson en tant qu’amas de collecteurs formant un réseau intelligent qui recouvre des planètes en fin de vie d’une membrane protectrice.
• Le roman L’Éveil d’Endymion, dernier opus du « cycle d’Hypérion » de Dan Simmons, décrit une véritable sphère de Dyson ayant surtout une fonction d’habitat.
• La bande dessinée Le Pays sans étoile, tome 3 de la série Valérian (par Pierre Christin et Jean-Claude Mézières), parle d’une planète creuse contenant un soleil et une lune, dans lequel vit un peuple primitif.
• Dans la série de romans L’Etoile de Pandore, de Peter F. Hamilton, on trouve deux étoiles entourées de sphères de Dyson, qui ont pour fonction d'éviter l'expansion de civilisations extraterrestres belliqueuses.
• Flashforward de Robert J. Sawyer y fait référence

Téléséries

• StarTrek: The Next Generation, le 4^e épisode de la 6^e saison « Reliques », où une sphère de Dyson a été découverte.

Jeux de rôle ou jeux vidéo

• Le jeu de rôle Larmes de rouille, de Nicolas Davoust, a pour décor une sphère de Dyson (Rouille) autour d’une étoile double.
• Le jeu de figurines futuristes AT-43 reprend l’idée pour les planètes industrielles de sa faction extraterrestre. Elles seraient construites autour d’étoiles blanches naines.
• Dans le jeu vidéo Freelancer, le joueur est confronté à une civilisation secrète qui tire son énergie d’une sphère de Dyson.
• Dans le jeu vidéo Prey, le joueur se retrouve au milieu d’un immense vaisseau planète qui est une sphère de Dyson.
• Dans l’univers Halo, les Forerunners ont construit une sphère de Dyson pour se protéger.

Variétés

Il y a plusieurs variétés de sphères de Dyson.

Essaim

La plus réaliste de toutes, et la plus proche de la conception originale de Dyson est « l’essaim de Dyson ».

Elle consiste en un grand nombre de collecteurs solaires indépendants en orbite en une formation dense autour de l’étoile. Les collecteurs solaires peuvent varier en taille et en forme, et comprendre des habitations spatiales pour y faire vivre des créatures biologiques, mais en groupe elles intercepteraient collectivement presque toute l’énergie lumineuse de l’étoile. Plusieurs types d’orbitation ont été proposés pour les collecteurs, chacun avec différents avantages et inconvénients. Quel que soit le type choisi, certains collecteurs solaires passent une partie de leur orbite à l’ombre d’autres collecteurs solaires, réduisant ainsi l’efficacité de la sphère.

Comme les collecteurs opèrent indépendamment les uns des autres, un essaim de Dyson peut être construit de manière incrémentale sur une longue période de temps et fournir de l’énergie utile pendant ce temps.

Coquille

Un second type de sphère de Dyson est une coquille uniforme solide autour de l’étoile, parfois appelée une « coquille de Dyson » : il s'agit d'un revêtement intégral situé à une distance de l'étoile adaptée à la résistance du matériau (plus la coquille est proche, plus elle peut capturer d'énergie). Cette forme de sphère de Dyson est sans doute — si la technologie qu'elle nécessite devient accessible (quantité gigantesque de matériaux, travaillant dans des conditions extrêmes) — la plus "rationnelle" de toutes.

On la présente aussi souvent avec une couche atmosphérique et un sol sur la surface intérieure afin de fournir un environnement pour des formes de vie organiques. Cette forme habitable de coquille de Dyson — bien plus reprise dans la science-fiction — n’est pourtant très probablement pas physiquement réalisable pour plusieurs raisons :

• Les contraintes mécaniques gigantesques exercées par la gravité d’une étoile sur une telle sphère laissent penser qu’une réalisation de cette ampleur est impossible.
  Même si la sphère était mise en rotation pour produire une pseudo-gravité centrifuge autour de son « équateur », telle que la pesanteur induite serait nulle, les contraintes mécaniques pour les matériaux de la coquille deviendraient encore plus importantes : la pression d’écrasement n’est alors plus uniforme, mais augmente symétriquement en s’approchant des pôles ; les deux hémisphères tendraient à être écrasés sur l’étoile.

• Une autre est le fait que la force gravitationnelle exercée par une sphère creuse uniforme vers sa surface interne est nulle ; il n’y aurait rien pour retenir l’atmosphère (et le sol) à la surface interne de la sphère et tout ce qui n’y serait pas attaché tomberait vers l’étoile.
  Une autre possibilité serait de mettre l’atmosphère du côté extérieur de la sphère. Elle ne serait alors pas éclairée par l’étoile intérieure, mais serait retenue par sa gravité (additionnée de celle de la sphère elle-même). L’énergie fournie par la sphère de Dyson ainsi créée pourrait potentiellement être utilisée pour remédier au problème d’éclairage ou de chaleur que pose cette dernière configuration.
  Néanmoins à cette distance de l’étoile, la gravité serait de l’ordre du millième de la gravité terrestre, et pour obtenir une pression atmosphérique convenable sous cette gravité et sur toute la surface de la sphère, il faudrait une masse d’air non négligeable devant celle de l’étoile ! Ce qui finirait — s’il en faut — de rajouter de façon exorbitante les contraintes que subirait la sphère, ainsi que la stabilité gravitationnelle du système.

Bulle

Un troisième type de sphère de Dyson, appelé « bulle de Dyson », est parfois considéré, composé de statites (mot-valise de statique et satellite) qui flotteraient immobiles par rapport au soleil englobé en utilisant la pression de la lumière ; cette forme de sphère de Dyson requiert une masse si faible qu’elle pourrait être construite à partir de la matière contenue dans un petit satellite ou dans un grand astéroïde. Cependant, une bulle de Dyson de ce type a peu d’applications pratiques (récolter de l’énergie serait difficile de par sa faible masse et sa dépendance en une haute réflectivité), aussi en est-il rarement question.