他的這種設想以名為《人工恒星紅外輻射源的搜尋》的論文發表在1959年《科學》雜志上，其核心內容就是人造一個巨大的球狀殼體裝置，包裹著太陽。這個裝置半徑約1.5億千米，也就是從太陽到地球軌道這麼大，這樣內壁就能夠將全部太陽輻射能收入囊中，通過核聚變裝置，轉換成人類所需科技發展和星際移民的能量。

這種球狀殼體裝置就叫戴森球，戴森球不但可以進行核聚變能量轉換，還可以在上面建設安裝人類居住的生活設施，未來的人類都將生活在戴森球上。

這是一個無法想象的浩大工程，經過計算，需要拆解掉太陽系所有行星和大大小小的天體都不夠，還需要將太陽系最多的氫和氦元素通過核聚變變成重金屬，才勉強能夠建成一個約20厘米厚，每平方公尺約600千克的殼體。

戴森球理論得到許多科學家的青睞，紛紛加入研究，發展延伸出許多種類的戴森球方案，主要有戴森殼、戴森云、戴森泡、戴森網等等。這些方式都是包裹太陽，但包裹的方式不一樣，有的是密閉全包裹，有的是有縫隙的包裹。

戴森殼實際上就是前面說的主流戴森球，這種戴森球很難抵抗重力和旋轉速度的拉扯力，戴森云則可以解決這個問題。所謂戴森云就是建造巨大數目環繞太陽的獨立結構，每個結構由太陽能收集衛星和空間定居點組成，這些裝置會有很多，就像環繞地球的白云一樣環繞著太陽。

這類結構的優勢是尺寸不固定，結構方式選擇性強，可以在一個很長時間段逐個建設，最終形成環繞太陽的戴森云，而能量聚集傳輸則采用無線方式。戴森云的劣勢是復雜的軌道模式可能會相互影響，增加了不穩定性和相互阻擋日光的日蝕現象，影響效率，且不能完全收集太陽能量。

戴森泡的設想類似于戴森云，也是由許多獨立結構組成，同樣可以分步長期建設。與戴森云不同的是采用巨大的太陽帆來收集太陽呢，太陽帆可以依靠接受太陽光壓來抵消太陽重力拉力，分布在太陽路徑的不同距離，太陽帆上牽掛著太陽能收集衛星，相互獨立且靜靜不動的收集太陽呢。

這個技術的難點是光帆的密度要求達到每平方公尺0.78克，而現在人類只能做到每平方公尺3克。這項技術的優勢是消耗的材料極少，整個包裹太陽的戴森泡總質量約需2.17*10^20千克，只要拆解一顆直徑560千米的小行星智神星就夠了。

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