恒星リフティングとは、十分に高度な文明(特にカルダシェフII級以上の文明)が恒星の物質のかなりの部分を取り出し、それを再利用することで、恒星のエネルギー出力と寿命を最適化できる可能性のある、いくつかの仮説的なプロセスの総称である。この用語はデイビッド・クリスウェルによって造語されたようだ。[ 1 ]
恒星は、太陽風、コロナ質量放出、その他の自然現象によって、すでに少量の質量を失っています。主系列星としての恒星の生涯において、この質量の損失は通常、恒星の総質量に比べてごくわずかです。恒星が赤色巨星や超新星になる、つまり恒星の寿命の終わりにのみ、大量の物質が放出されます。提案されている恒星持ち上げ技術は、この自然なプラズマの流れを増加させ、磁場によってそれを操作することによって機能します。
恒星は重力井戸が深いため、このような操作に必要なエネルギーは膨大です。例えば、太陽の表面から水星まで太陽物質を持ち上げるには、1.6 × 10 13 J /kg のエネルギーが必要です。このエネルギーは恒星自体からダイソン球で集めて供給できます。太陽の全出力の 10% を使用すれば、年間 5.9 × 10 21キログラムの物質(太陽の全質量の 0.0000003%)または地球の月の質量の 8% を持ち上げることが可能です。

恒星を持ち上げるための最もシンプルなシステムは、恒星の大気のごく一部を直接加熱することで太陽風の流出速度を増加させるというものだ。エネルギー供給には、マイクロ波、レーザー、粒子ビームなど、システム設計者にとって最も効率的な方法が用いられる。これにより、目標地点で太陽フレアに似た大規模かつ持続的な噴火が発生し、太陽風が供給されることになる。
結果として生じる流出物は、恒星の赤道付近にリング電流を流し、恒星の自転極上に双極子を持つ強力なトロイダル磁場を生成することで収集される。これにより、恒星の太陽風は、自転軸に沿って並んだ一対のジェットに偏向され、一対の磁気ロケットノズルを通過する。磁気ノズルはプラズマの熱エネルギーの一部を外向きの速度に変換し、流出物の冷却を助ける。この磁場を生成するために必要なリング電流は、恒星の赤道付近を周回する粒子加速器宇宙ステーションのリングによって生成される。これらの加速器は物理的に互いに分離しているが、反対の電荷を持つイオンの2つの逆方向ビームを両側の隣接する加速器と交換し、恒星の周囲に完全な回路を形成する。
デイビッド・クリスウェル[ 2 ]は、恒星表面の加熱を追加することなく、磁場を利用して太陽風の流出量を直接増加させるという、極ジェットシステムの改良案を提案した。彼はそれを、童話「三匹の子豚」のビッグ・バッド・ウルフの脅しから着想を得て、「ハフ・アンド・パフ」方式と名付けた。
このシステムでは、粒子加速器のリングは軌道上にはなく、恒星の重力に抗して、磁場自体の外向きの力に依存します。恒星の大気にエネルギーを注入するには、まずリング電流を一時的に停止し、粒子加速器ステーションが恒星表面に向かって自由に落下し始めるようにします。ステーションが十分な内向きの速度に達すると、リング電流が再び作動し、発生した磁場を利用してステーションの落下を逆転させます。これにより恒星が「圧縮」され、恒星の大気が極磁気ノズルを通して押し出されます。リングステーションが恒星から遠く離れすぎるほど外向きの速度に達する前に、リング電流は再び停止され、恒星の重力によってステーションが内側に引き戻され、このサイクルが繰り返されます。
単一のリングステーション群では、非常に断続的な流量が発生します。複数のリングステーション群を使用することで、この流量を平滑化できます。各リングステーション群は、常に1つのリングが「圧縮」されている状態になるように、ハフアンドパフサイクルの異なる段階で動作させます。これにより、システムの電力需要も時間とともに平滑化されます。
太陽風流出量を増加させるためにトロイダル磁場を利用するハフ・アンド・パフ方式の代替案として、リングステーションを赤道軌道ではなく極軌道に配置する方法がある。この場合、2つの磁気ノズルは恒星の赤道上に位置することになる。これら2つの赤道ジェットからの流出量を増やすために、リングシステムは恒星の自転速度よりもはるかに速い速度で恒星の周りを回転する。これにより、磁場によって掃き集められた恒星大気が外側へと吹き飛ばされる。
この方法は、他の方法に比べて多くの重大な問題点を抱えている。リングをこのように回転させるには、リングステーションが強力なロケット推力を使用する必要があり、そのためには大型ロケットシステムと大量の反応質量が必要となる。この反応質量は、ロケットの排気を恒星の表面に衝突させることで「リサイクル」できるが、恒星の流出物から新たな反応質量を回収し、リングステーションに十分な量を供給することは、システムをさらに複雑にする。さらに、発生するジェットは、極からまっすぐ噴出するのではなく、恒星の赤道から螺旋状に外側に向かって噴出する。これは、ジェットの回収だけでなく、システムに動力を供給するダイソン球の配置も複雑にする可能性がある。
恒星から放出された物質は、数百から数千天文単位にも及ぶプラズマジェットとして噴出し、主に水素とヘリウムから構成され、現在の工学基準からすると非常に拡散している。この流れから有用な物質を抽出し、膨大な量の物質を貯蔵する方法については、まだ十分に研究されていない。考えられるアプローチの一つは、超大規模質量分析法を用いてジェットから有用な元素を精製し、レーザー冷却で冷却し、塵粒子上に凝縮させて回収するというものである。別の方法としては、大型ソレノイドを用いてジェットの速度を落とし、成分を分離する方法も考えられる。このシステムでは発電も可能となる。余剰の水素とヘリウムを用いて小型の人工巨大ガス惑星を建造し、将来の使用のために貯蔵することもできる。また、余剰ガスを用いて、個々の仕様に合わせた地球型惑星を新たに建造することも可能となる。
太陽系の場合、太陽から採取した物質の考えられる用途の一つは、それを木星に加えることである。木星の質量を約100倍に増やせば、木星は恒星となり、衛星や小惑星帯にエネルギーを供給できるようになる。しかし、これは太陽系内の他の天体の軌道を壊滅的に変化させないように慎重に行わなければならない。[ 2 ]
恒星の寿命は、核燃料の量と、中心部での核融合反応による燃料の消費速度によって決まります。大きな恒星は燃料の量が多いものの、質量の増加に伴う中心部の圧力上昇によって燃焼速度が大幅に増加するため、寿命は小さな恒星よりも著しく短くなります。また、恒星力学の現在の理論では、恒星の大気の大部分と核融合が起こる中心部の物質との混合は非常に少ないため、大きな恒星の燃料のほとんどは自然に消費されることはないと考えられています。一方、自然に完全な対流状態にある小さな赤色矮星は、中心部のヘリウムが外層の水素と混合するため、数兆年という極めて長い寿命を実現しています。
恒星の質量が恒星持ち上げによって減少すると、核融合の速度が低下し、恒星持ち上げプロセスに利用できるエネルギー量が減少するだけでなく、克服する必要のある重力も減少します。理論的には、十分な時間があれば、恒星の総質量の任意の大きな部分を取り除くことが可能です。このようにして、文明は恒星の燃料消費速度を制御し、恒星の出力と寿命をニーズに合わせて最適化することができます。このプロセスで抽出された水素とヘリウムは、それ自体が核融合炉の燃料として利用できます。あるいは、その物質を組み立ててさらに小さな恒星を作り、その利用効率を向上させることもできます。理論的には、恒星から持ち上げられた物質を小さなブラックホールにすれば、ホーキング放射のメカニズムによって、その物質に蓄えられたエネルギーのほとんどを回収することができます。
最後に、表題作「太陽の黄金のリンゴ」では、太陽の表面を少しすくい取るために、燃え盛る太陽表面への旅が描かれています...