Anders Sandberg在太空殖民地

||对话

安德斯·桑德伯格的作品在人类研究所的未来该学院是牛津大学马丁学院和牛津大学哲学系的一部分。安德斯在FHI的金宝博娱乐研究集中于围绕人类增强的社会和伦理问题,估计未来技术的能力和潜在科学,以及全球灾难性风险问题。他尤其致力于认知增强、全脑仿真和风险模型不确定性方面的研究。他是FHI-Amlin系统金宝博娱乐风险建模研究合作组织的高级研究员,该组织是一个独特的行业合作组织,研究保险建模如何有助于或能够减轻系统风险。金宝博官方

Anders在计算机科学和神经科学中具有背景。他在瑞典斯德哥尔摩大学的计算神经科学中获得了他的博士学位,用于人类记忆神经网络建模。他是智库Eudoxa的联合创始人和作家,以及关于新兴技术的国际公众辩论的常规参与者。

卢克·穆罕沃斯:用Stuart Armstrong的论文中,“六小时永恒“你通过基于已知物理学的各种计算,表明”鉴于某些技术假设,例如改进的自动化,构建戴逊球体的任务,设计复制探针,并在遥远的星系上发射它们,变得非常可行。我们广泛地分析了这样一个项目的动态,包括减速和空间中颗粒的碰撞问题。“

你在Fermi Paradox方面框架这个问题,但我想从“努力为AGI-Empowered,基于地球的文明来殖民殖民的角度”的角度来询问你的论文吗?

在第6.3节中。您对结果的稳健性评论:

在作者的估计中,对星际尘埃和火箭能量效率的假设是整个设计中最脆弱的部分;对这些假设的微小改变会导致所需的能量和物质的巨大增长(尽管在宇宙时间线上不是不可行的)。如果大颗粒粉尘密度是一个数量级更大,如果不采用屏蔽方法,到达局部群体之外将成为问题。

关于密度呢内部银尘?根据你的技术假设,你认为从地球殖民银河系的大部分是相当简单的吗?


Anders Sandberg.:我相信它会鉴于我们制造的技术假设,但要展示它需要更多的探索工程步法。

星系间的尘埃似乎相对较薄,这并不奇怪:星系间空间的大部分内容都是原始的。星系也有贡献,但相对较小。另一种观察尘埃稀薄的方法是遥远星系没有遮挡:沿视线的总面积很小。

遗憾的是,这是银河系中的不正确。至少在某些方向上的灰尘是光学厚的。光子(或快速航天器)沿其轨迹撞击灰尘颗粒的概率高。课程的大小分布:如果它全部都在非常小的粒子中,问题与Rarer鹅卵石不同。(如果总质量密度为ρkg/ m3.,平均半径为r米,则数密度N的尺度为ρ/r3.颗粒每立方米,而表面积为r2N = ρ/r -更细的尘埃可以掩盖更多,直到衍射极限。)不幸的是,对于会造成危害的较大颗粒的实际尺寸分布,实验上还不知道——对于较小的颗粒有相当多的了解,但我们在这里关注的那些颗粒很难观察到。

我们撰写文件中的方法包括仅发送足够的探针,才能在没有任何碰撞的情况下实现一个到达目标的机会。这具有有效的距离切断,而是依赖于过大的晶粒的密度(D≈1/σn,其中σ是探针横截面,n是数密度)。一个人可能会争辩说很多但由于所需的数量随着exp(距离/d)的增加而增加,这很快就会淹没任何本地资源。所以很明显,一些屏蔽是必要的;这减少了n(得到一个很小的σ也很好,直到标枪形状的探针的长度变得足够长,它开始遭受横向打击)

现在,要证明这种屏蔽是可行的,事情就变得更复杂了。这需要分析相对论粒子和目标之间的相互作用。我们已经做了一个非正式的分析(未发表),并且认为如果一个人能够建立原子精确的结构,就有可能为星际旅行提供足够的防护。这似乎在本文其余部分所假定的能力范围内。

另一个有趣的问题是,在我们的星系中,大多数尘埃都存在于薄盘内。这是一个大约3000光年厚的圆盘(尺度高度约为400光年),包含了大部分的气体和尘埃(加上恒星质量)。外面是厚的圆盘,它要清晰得多。从相对论旅行者的角度来看,即使是星际氢气也是相当令人讨厌的质子束,所以在星系平面上方飞行可能是有用的。这是一个螺旋星系的问题:椭圆星系往往有很少的尘埃或气体,所以它们更容易穿过。


卢基:如果我们谈论殖民定位本地团体或当地超级群组会,我们会怎么办?那些结果是与球囊间隙密度的敏感性以及火箭的能量效率?


安德斯:在危险的粉尘密度和安全行程之间有一个很好的权衡:Pargish灰尘密度的两倍,您的距离减半。所以在我们的论文中,我们假设与微米大的间歇性灰尘密度为10-35GM / CM.3.,让我们仅用一个探测器就能达到1194百万秒差距。这对于本超星系团(直径只有33百万秒差距)来说已经足够了。所以即使灰尘的密度是我们想象的36倍,这也是可以实现的。

请注意,在星系中,密度可以高于外部的几百万倍。所以在那里,我们应该期望旅行的距离仅仅是一千个Parsecs(如果看起来很可能,每单位密度距离的星际介质也有更多的谷物距离 - 至少在飞过最肮脏的零件时更短。

较慢降低了冲击能量,因此使危险的粉尘密度下降。然而,这种效果是低速(<0.1℃)探头的感觉:一旦开始换下光速即将到来的光速剪辑,你就会对甚至相当小的谷物变得敏感。然而,对于当地殖民化,如果您没有与任何人竞争或试图超越宇宙语言扩张,则悠闲的步伐可能是完全可以接受的。当然的能量需求也降低了很多:99%C旅行需要提供对应于探头的剩余质量的7倍的能量,甚至0.5℃需要剩余的批量能量的15%。0.1℃下降至仅0.5%。

有些取决于火箭能制造多好。火箭方程是我最不喜欢的物理方程:它指出,为了得到速度变化,你需要使用指数数量的反应质量(这对相对论火箭来说更糟)。这就是为什么我们的论文假设使用外部发射器发射探测器:使用火箭发射也会极大地增加能量和质量需求。然而,相对低效的裂变火箭和高效的反物质火箭之间的总能量需求差不到一个数量级,因为效率的提升被更长的射程所抵消,因此需要发射更多的探测器。

自从这篇论文发表以来,我们就对激光推进火箭的想法进行了修补:如果探测器的一个部分继续向前,发送一个非常强的激光束来减缓有效载荷,这可以变得更有效。这里有一些非常有趣的光学可能性,如果设计可以精确到原子级,这将使减速相当节能。但最后,我不认为这些考虑将提供许多数量级的差异。


卢基正如你的论文所解释的,你的计划假设探测器将由“固定发射系统”发射,如线圈枪、淬火枪、激光推进和粒子束推进,这些都比火箭有效得多。金宝博官方(火箭是用来在探测器飞行接近尾声时进行减速的。)你能简单介绍一下这些固定发射系统吗?金宝博官方你认为哪些技术在技术上是可行的?


安德斯大多数人都听说过轨道炮,这是一种利用洛伦兹力定律对弹丸进行电磁加速的装置。这是基于一个电枢沿两个载流轨道滑动,磁场通过轨道和电枢的回路推动其前进。虽然电枢能够产生巨大的加速度,但由于电枢与轨道发生摩擦,产生等离子放电和侵蚀,所以它们也容易“混乱”。尽管如此,这种系统现在仍然存在,可以产金宝博官方生几公里/秒的发射速度。虽然人们可以想象把东西按比例放大并使用最佳材料,但对于相对论发射来说,轨道炮可能完全被淘汰了。

在我们的论文中,我们假设了某种形式的线圈炮:弹丸永远不会接触发射装置,并且沿着发射路径由电磁线圈加速。这有很多实际的好处,比如一次只需要一个或两个线圈的电流。主要的限制是切换速度(我们假设可以通过先进的技术来处理,特别是因为运动是非常可预测的),弹丸的磁饱和(这限制了每个线圈的加速度,但可以通过使用更多线圈来处理)和线圈中的阻力。使用超导体来制作线圈对于一个拥有大量资源的大型项目来说似乎完全合理。这也使得“淬火枪”成为可能,能量首先储存在超导线圈中的电流中,然后被淬火,产生一个非常尖锐的场梯度,从而推动有效载荷。根据文献和专家,我们与这些原则上可以使非常有效,将大部分电能转化为动能。它们是建立在物理学基础上的,可以被看作是目前工程到大尺度的适度外推。

我们没有调查粒子束推进,但它显然有一些潜力。以一种方式,粒子束是线圈加速的非常小的射弹流,并且通过吸收(导致加热和损坏问题)或使用迷你加速器来通过射弹来收集部分动量的部分。抓住“他们。对电磁推进或激光推进没有同样多的研究,但物金宝博娱乐理学似乎很声音。无论是否有足够的可能取决于粒子加速器的高效率是否可以平衡在接收端捕获其动量的低效率。这值得进一步调查。

激光推进已经在小规模的实验中得到了证实,并且从探索工程的角度来看也得到了很好的理解。加速的主要限制是被发射物体的加热:理想情况下,它只会将光束反射回来,但不完全反射意味着背面会升温。即使是基于现有材料,原子精确制造似乎也能出人意料地使用抗梁材料。相对论性抛射体的另一个问题是,光束在加速时会发生红移,而正常的光束在离源更远时会发散,从而降低效率。事实证明这些问题在某种程度上可以由一些更激进的光学:它看起来像它在物理上可以创建自由浮动的“光纤”(实际上是非常薄的镜片),使梁强度居高不下甚至明显的距离,适应随着有效波长的变化。这些想法在手稿完成后得到了更充分的发展,所以我们不使用它们在它。但他们认为(如果他们在完全编写和模拟的情况下得出结论),激光发射(以及激光驱动的减速)可能是先进文明传递相对论有效载荷的最有效方式。


卢基:现在让我们谈谈减速,可能需要火箭队。但在我们到火箭之前,让我们谈谈更加异国情调的减速解决方案:磁帆和Bussard Ramjets。那些工作怎么样?


安德斯Bussard冲压发动机是星际飞船动力的经典理念:与其拖着大量的反应质量(火箭方程式如此痛苦的原因),为什么不收集星际气体并在聚变反应堆中燃烧呢?不幸的是,这需要一个相当高的速度,以获得可观的质量流入,而建造一个ramscoop吸收足够的质量是令人生畏的。它可能必须是一个巨大的电磁漏斗,需要大量的能量来产生(然后还要更多的能量来压缩输入以进行核聚变)。文献中的大多数计算结果都得出一个令人沮丧的结论:除非舀和聚变反应非常有效,排气速度非常高,否则它是不可行的。

然而,一个可能的当然可能会转过身来,而是使用漏斗慢慢地将船慢于星际培养基。Dana Andrews和Robert Zubrin建议使用磁帆,来自超导环路的场地偏转带电粒子并因此经验拖动。这对减缓相对论探针可能非常有效;他们得到了一个结果,意味着99%的C探针可​​以在大约两个世纪的典型行星际速度放缓。

为了减慢天际乳液空间,气体是薄的拉米或磁帆当然不是很有效,直到探头非常接近目的地(但是,如果需要几个世纪的制动器,制动距离仍然仅仅是几百光 -年)。缺乏反应质量非常诱人。在我们的论文中,我们没有探索这些可能性,因为我们想要一个相当保守的估计,但它看起来很可能在进一步的建模中非常重要。


卢基你为什么讨厌相对论火箭方程?你是如何估算出未来火箭设计中用于减速的能源效率的?


安德斯:火箭方程指出,您需要排出的反应质量量随着所需的最终速度呈指数呈指数增长 - 这就是为什么标准火箭大多是燃料和有效载荷的原因。通过更快地驱逐反应质量,可以获得更好的性能,直至光速的极限(这需要一个驱逐光子的火箭)。

相对论的火箭方程甚至更糟糕:当你加快很多能量时变成火箭而不是速度。没有能量会让你超越光速,而当你接近它时,加速度减少(如外面的观察者所见;船上的某人不会注意到任何东西)。因此整体能源效率变得更糟,更糟糕;除非你真的想快速到达目的地,否则它可能是值得的。

能量估算取自文献;看到我们的引用。

这是一个工程现实可能会降低设计效率的领域,它确实有一个很大的影响:效率降低50%的因素将使初始质量与有效载荷的比例平方。哎哟。尽管如此,考虑到巨大的能量、质量和可用的时间,最终结果并没有太大的不同:一个太阳系的资源可以在天文上微不足道的时间尺度上发送非常多的探测器。金宝博官方如果发射探测器需要15年而不是6个小时,这实际上是无关紧要的。然而,复制器越大,效率低下的影响就越大:在500吨的情况下,效率降低45%意味着15.2亿个探测器的发射需要10亿年的时间。因此,显而易见的教训是,提高效率和/或生产更小的有效载荷有很大的影响。如果有人反对我们的分析,他们应该关注这里,寻找效率或可信负载大小的基本限制。然而,正如上面所讨论的,也可能有像磁帆这样的替代方案来极大地提高效率。


卢基:从你的角度来看,哪些“下一步分析”是最值得期待的,以帮助回答一个由agi支持的基于地球的文明有多大可能在银河系、超星系团或可观测宇宙中殖民?


安德斯许多工作可以通过探索工程来完成:利用已知的物理原理,我们能否设计出适合整个任务的设计?它们不一定是最优的,也能证明一个先进文明可以做到(事实上,当考虑到Dyson外壳材料的要求时,我们考虑了一种“蒸汽朋克”的方法,即用铁镜子将阳光聚焦在装有水或充气涡轮机的锅炉上,以检查即使汞或类似的材料来源缺乏用于大型光伏发电的元素,大规模的能源生产仍然是可能的)。细节越多,说服力越强,但努力应该主要针对效率的大瓶颈,或者我们对工程的理解有点薄弱的地方。(星星越多=优先级越高。)

★明显更好地为自我复制装置进行普通空间环境的材料关闭很好:经典的美国宇航局农业工厂研究现在是古代的。这也有助于了解系统的工业化程度如何完成系统,无论是在太阳系中是否存在大型的首次主动台优势,可能会姿势捕捉武器种族诱惑,以及一些更坚定的种子大小和复制时间。金宝博官方

了解人工智能在太空采矿和工程方面的需求将是有用的。根据假设,Full AGI大概能够运行我们需要的基础设施,但甚至更低阶的智能可能也足够了:许多动物构建复杂的结构以适应或在复杂的环境中导航,而没有太多的一般智能。这也有助于评估人工智能和AGI对人类航天工业的重要性。

相对大众驱动看起来可行,但很麻烦。我们认为,研究激光发射的局限性和可能性可能会更有成效。

我们需要更好地了解星际和星系间介质中的大粒子分布。许多探头的设计取决于是尝试一个屏蔽探头还是仅仅发送大量的一次性探头。

★★使用磁帆或激光速度放慢效果,但需要一个良好的电源,可以持续很长时间用于间歇性旅行,可能是诱导裂变,融合或反物质的良好电源。如何进行长期可存储的能源尺度?他们的最小质量是多少?

★自动导航和殖民需要自动天文学。我们假设探测器知道它们的去向,但分析自动殖民计划会很有趣。大型轨道基础设施可能会起到非常强大的望远镜的作用。

★从费米问题的角度来看,调查较年轻宇宙的蔓延性质是有用的:较短的密度较短的距离是较短的距离吗?

从战略的角度来看,研究这种可复制的探测器是否能成功地防止入侵被占领的星系将是有用的。许多长期战略可能取决于入侵者或防御者是否具有优势,包括是否可以使用大型单例系统或是否需要在防御上花费大量资源。金宝博官方


卢基:谢谢,Anders!