Kardašovin asteikko

Kardašovin skaala on venäläisen astronomin Nikolai Kardašovin (s. 1932) ehdottama metodi sen arviointiin, kuinka teknologisesti kehittynyt sivilisaatio on. Skaala perustuu sivilisaation energiankulutukseen ja sen levittäytyneisyyteen avaruuteen. Ihmiskunta sijoittuu nykyään luokkaan 0,7. Skaalassa on kolme kategoriaa:

• Tyyppi I: sivilisaatio, joka pystyy hallitsemaan yhden planeetan energiaa
• Tyyppi II: sivilisaatio, joka pystyy hallitsemaan yhden tähden energiaa
• Tyyppi III: sivilisaatio, joka pystyy hallitsemaan yhden galaksin energiaa

Energiankulutus

Energiankulutus mitataan seuraavassa tehona, jonka yksikkö on watti. Yksi watti tarkoittaa yhden joulen kulutusta sekunnissa.

• Tyypin I sivilisaatio hallitsee planeettansa energiaa, eli noin 10¹⁶ tai 10¹⁷ W . Maapallolla saavutettavissa on 174 PW (petawattia, tuhatta biljoonaa wattia, katso Maan energiatalous). Kardašovin alkuperäinen arvo on 4 TW (terawattia, biljoonaa wattia).

• Tyypin II sivilisaatio hallitsee tähden energiaa eli noin 4  × 10²⁶ W . Oman Aurinkomme teho on noin 3,6  × 10²⁶ W. Kardašovin alkuperäinen arvo on myös 4  × 10²⁶.

• Tyypin III sivilisaatio hallitsee galaksin energiaa. Energian määrä vaihtelee suuresti galaksin kokoon nähden. Linnunradan teho on noin 4  × 10³⁷ W . Kardašovin arvo on sama.

Energiansaanti

Kardašovin skaala ei määrittele, miten sivilisaatio voi tuottaa tarvitsemansa energian.

Tyypin I saavuttaminen:

• Fuusiovoiman käyttö suuressa mittakaavassa. Fuusiovoima on varsin uusi tutkimuksen kohde. Ensimmäisten fuusioreaktorien kaupallinen käyttöönotto on arvioitu tapahtuvan 2050-luvulla.

• Energiantuotto antimaterialla ei ole mahdollista järkevässä mittakaavassa nykyisellä teknologialla. Mikäli sivilisaatio pystyisi tuottamaan suuria määriä antimateriaa halvalla, sen mahdollistama energiantuotto olisi usean suuruusluokan suurempi kuin nykyinen. Kun kilogramma materiaa ja antimateriaa kohtaavat, vapautuu 1,8  × 10¹⁷ J (180 petajoulea), energia, joka vapautuu noin 45 megatonnin ydinaseen räjähtäessä.

• Aurinkoenergian suuren mittakaavan käyttöönotto. Tämä edellyttää joko aurinkokennoja ja/tai sen epäsuoraa hyödyntämistä vesi- tai tuulivoiman muodossa. Tyypin I saavuttaminen aurinkoenergian avulla on käytännössä saavutettavissa vain suurilla aurinkoenergiasatelliteilla.

Dysonin pallo

Tyypin II saavuttaminen:

• Dysonin pallo tai vastaava rakennelma, eli tähden ympäröiminen kokonaan tai osittain aurinkokennoilla.

• Mustasta aukosta poistuvien fotonien kerääminen kertymäkiekosta.

• Useammassa tähtijärjestelmässä kunkin tähden energian osittainen hyötyynotto.

Tyypin III saavuttaminen on mahdollista samoilla keinoilla kuin tyypin II, mutta suuremmassa mittakaavassa, esimerkiksi rakentamalla Dysonin pallo galaksin jokaisen tähden ympärille.

Laajennukset alkuperäiseen skaalaan

Alkuperäisessä skaalassa ei ollut alle tyypin I sivilisaatioita. Ihmiskunta ei ole vielä saavuttanut tyyppiä I vaan on tasolla 0,7. Alle luokkaa I voidaan myös kutsua tyyppi 0:ksi.

Zoltan Galantai lisäsi skaalaan tyypin IV joka pystyy käyttämään hyödykseen koko näkyvän maailmankaikkeuden energiaa; arvioiden mukaan noin 10⁴⁵ wattia. Milan Ćirković esitti ajatuksen, että tyyppi IV kuvaisi sivilisaatiota, joka käytti hyväkseen superjoukkonsa energiaa. Oma Neitsyen superjoukkomme tuottaa arviolta 10⁴² W.

Carl Sagan esitti ajatuksen, että sivilisaation kehittyneisyyttä mitattaisiin käytössä olevan energian lisäksi käytössä olevan informaation perusteella. Tämä skaala perustuu kirjaimiin: A merkitsee 10⁶ uniikkia bittiä informaatiota. Jokainen kirjain ylöspäin nostaa informaation määrää yhdellä suuruusluokalla. Skaalan viimeinen kirjain Z tarkoittaisi tällöin 10³¹ bittiä. Vuoden 1973 ihmiskunta oli noin tasolla 0,7H ja sillä oli käytössään 10¹³ bittiä informaatiota. Informaatio- ja energiaskaalat ovat toisistaan riippumattomia, joten informaatioluokan Z sivilisaation ei välttämättä tarvitse olla tyyppiä III.