Einen Computer in einer Welt der Bronzezeit bauen und mit Strom versorgen

Wenn Sie über die Nanotechnologie verfügen, um einen Computer zu bauen, sollten Sie in der Lage sein, Ladegeräte aus Wärme herzustellen. Wir haben nicht wirklich Nanotechnologie, die große Dinge bauen kann, aber wir haben eine Anfangstechnologie, die vielleicht bald ein Handy mit Erhaltungsladung durch Körperwärme auflädt .

Mit der Nanotechnologie sollte es möglich sein, ein System zu schaffen, das dies kann. könnte es sogar schaffen, von einer heißen Quelle wie einem Feuer umzuwandeln.

Arbeitskräfte! Wenn es eine Sache gibt, die das Bronzezeitalter hat, dann ist es jede Menge Muskeln … es sei denn, Hollywood lügt mich an. Ich finde etwas Gefallenes an der Idee, einen Haufen muskelbepackter Rohlinge einzusetzen, die auf hölzerne Hebel drücken, um eine gigantische Turbine (Conan der Barbar-Stil) anzutreiben, um etwas so futuristisches Hightech wie eine Nano-Fabrik anzutreiben … und Sie hätten es nicht getan ein anfänglicher Energiebedarf wie Wasserstoff-Brennstoffzellen, nur grundlegende Komponenten, die sehr wahrscheinlich bereits im Einsatz sind.

Es sieht so aus, als ob der Fokus dieser Frage nicht auf der Erstellung des Computers selbst liegt, sondern darauf, wie man ihn zuverlässig mit Strom versorgt . Also, ich werde das beantworten.

Wie in einem Kommentar zu einer anderen Antwort angedeutet, wäre eine Reihe von thermoelektrischen Modulen eine großartige Lösung, um eine schöne, saubere Stromversorgung bereitzustellen, und würde so ziemlich alles abführen, was Sie verbrennen könnten, um eine ausreichende Temperaturdifferenz zu erzeugen. Sie bestehen jedoch aus exotischen Halbleitern . Nun, wenn Sie auch den Computer bauen, dann können Sie diese einfach bauen, oder die gleichen Arten von dotierten Halbleitern, aus denen Photovoltaikzellen bestehen, und dann sind Sie fertig - aber das ist langweilig! Was wäre, wenn Ihre Naniten nur einfachere Konstruktionen ausführen könnten? Das Problem ist zweifach: Stromerzeugung und Stromspeicherung .

Zur Stromerzeugung benötigen Sie vor allem Kupferdraht für die Statorwicklungen und Permanentmagnete für den Rotor. Es wäre definitiv eine Herausforderung, eine ausreichende Menge an raffiniertem Kupfer zu bekommen, um es zu Draht zu verarbeiten (siehe den späteren Teil meiner Antwort für eine mögliche Lösung) , aber mein Bauchgefühl sagt mir, dass sich Permanentmagnete von ausreichender Größe und Qualität als Ihre größte Herausforderung erweisen könnten ; Sie könnten vielleicht versuchen, Ihre Naniten den natürlich vorkommenden Magnetit veredeln zu lassen . * wendet Handwavium an * Angenommen, Sie könnten einen einfachen elektrischen Generator herstellen, besteht das Problem darin, den Rotor zu drehen.

Sie haben dafür mehrere Möglichkeiten; Offensichtliche Wahlmöglichkeiten wären ein Wasserrad oder eine Windmühle , abhängig von der Topografie und dem Wetter Ihres Standorts. Genau genommen begann die Bronzezeit um 3000 v. Chr. und die frühesten Beispiele für die praktische Anwendung dieser Technologie waren das 3. Jahrhundert v. Chr. bzw. das 9. Jahrhundert n. Chr . Sie müssten also auf jeden Fall einige lokale Fortschritte in der Holzbearbeitung und Steinmetzarbeit aufgreifen, aber Ihre Der Zeitreisende hat offensichtlich andere fortschrittliche technische Konzepte mitgebracht, daher wären diese nicht unpassend.

Abgesehen davon wäre eine clevere Low-Tech-Methode die Nutzung der Schwerkraft . Ein schweres Gewicht, das mit einer Winde an die Spitze eines Turms gezogen wird, könnte eine Leine ziehen, die mit einem einfachen Holzgetriebe verbunden ist, und schließlich den Rotor des Generators drehen – eine grobe, großformatige Version eines gewichtsgetriebenen Uhrwerks. Eine andere Möglichkeit wäre der Bau eines Stirlingmotors , aber ich vermute, dass selbst ein grober Motor Dinge wie Blech oder einfache Werkzeugmaschinen erfordern würde.

Die Bereitstellung eines stetigen, zuverlässigen Stromflusses wird ebenfalls wichtig sein, also schauen wir uns den Bau einiger Batterien an. Voltastapel sind in Bezug auf die Batteriechemie recht einfach – abwechselnde Scheiben aus Kupfer und Zink, getrennt durch in Salzwasser getränktes Tuch. Sie sind jedoch nicht wiederaufladbar! Schauen wir uns also die älteste und ehrwürdigste Akku-Chemie im Buch an: die Blei-Säure-Batterie .

Schwefelsäure stand mittelalterlichen Chemikern zur Verfügung und ist ziemlich einfach herzustellen – ein Verfahren aus dem späteren 17. Jahrhundert bestand darin, Schwefel einfach mit Salpeter in Gegenwart von Dampf zu verbrennen. Hier wird kein Handwavium benötigt! Was die Bleiplatten betrifft, könnten Sie Ihre Naniten dazu bringen, das Metall aus dem Wasser auszufällen . Es könnte jedoch eine Weile dauern; Laut einer Quelle enthält Blei nur 2-30 Teile pro Billion im Meerwasser. Süßwasser ist um eine Größenordnung besser, 3-30 Teile pro Milliarde. Ein Gramm Blei in einem Liter Wasser entspricht einer Milliarde PPB – bei durchschnittlich 15 ppb müssten Sie also 67.000 Liter Süßwasser durchqueren, um 1 Gramm Blei zu erhalten . Das sind 2.366 Kubikfuß Wasser, also seien Sie bereit zu warten!

Der Stromverbrauch von Computern reicht ziemlich weit. ARM-basierte Boards wie der Raspberry Pi verbrauchen ~2W; ein Heimkino-PC würde beispielsweise 13 W verbrauchen; ein Laptop, 2x-4x, je nach Chipsatz, und ein Desktop-PC, möglicherweise noch einmal doppelt so viel wie ein Laptop. Darüber hinaus kann der Stromverbrauch unter Last im Vergleich zum Leerlauf des Computers einen großen Unterschied machen. Also, wenn Ihr Energiesystem gebaut ist, wählen Sie Ihre Computerhardware sorgfältig aus!

Ich weiß nicht, wie Sie Ihre Nano-Fabrik mit Strom versorgen, aber wenn sie weit genug fortgeschritten ist, um Computer zu bauen, können Sie den Brennstoffzellen-Weg gehen (der weitaus weniger komplex ist als ein Computer).

Brennstoffzellen können Wasserstoff als Brennstoff verwenden, wenn Sie also Wasser haben, können Sie loslegen. Die anfängliche Energie, um eine Elektrolyse durchzuführen und die Motoren zu starten, kann durch einen muskelbetriebenen Dynamo erreicht werden. Sie können sogar Wind als Energiequelle nutzen, indem Sie einige Windmühlen verwenden, um Dynamos zu betreiben! Fließendes Wasser ist auch eine Option.

Verwandeln Sie einen Strand in ein Solarzellenfeld.

Es ist einfach. Lassen Sie Ihre Nanofabrik einfach an einem Strand los und verwandeln Sie das Ganze in eine Anordnung von Solarzellen. Dadurch erhalten Sie den Gleichstrom, den Sie für Ihren Computer benötigen. Sie können auch Superkondensatoren für die schlendernde Speicherung von Energie für den Einsatz nach Einbruch der Dunkelheit erstellen oder diese weglassen, wenn Sie Ihren Rechenanforderungen eine „tickende Uhr“ hinzufügen müssen.

Ein Gedanke, den ich hatte, war, dass mechanische Computer mit begrenzten Materialien möglich sind. Die Montage und Spezifikationen sind ziemlich detailliert, da sie viele Zahnräder mit sehr genauen Toleranzen haben. Dies ist möglicherweise praktikabler, wenn Leistungsgrenzen in der gegebenen Umgebung ein Problem darstellen. Mechanische Computer werden durch mechanische Kraft angetrieben, obwohl sie viel langsamer und größer sind als elektrische.

Ein anderer Gedanke wäre, Dampfkraft zu verwenden, um einen Generator herzustellen, der ein Batteriearray für herkömmliche Computer mit Nanotechnologie antreibt. Oder, immer noch an dem Gedanken an Druckdampf arbeitend, könnte ein Fluidcomputer auch funktionieren, er ähnelt einem mechanischen Computer, basiert aber eher auf Flüssigkeit als auf Zahnrädern oder Elektrizität.

TLDR: Mechanische und Fluid-Computer erfordern nur sehr wenige fortschrittliche Materialien, erfordern jedoch Präzision bei ihrer Montage, daher ist dies möglicherweise eine Option, die Sie im Auge behalten sollten.

Der erste Computer war komplett mechanisch. Der einzige Teil davon, der Strom benötigte, war der Elektromotor, der die gesamte Maschine antrieb, der leicht durch jede andere Energieform (Wasserrad, Windmühle, Handarbeit, was auch immer Sie zur Verfügung haben) ersetzt werden könnte.

Die Maschine bestand aus vielen Zahnrädern. Die größte Herausforderung könnte darin bestehen, diese mithilfe bronzezeitlicher Technologie mit ausreichender Präzision herzustellen. Der Protagonist muss möglicherweise einen wiederverwendbaren Metallguss dafür erfinden. Alternativ könntest du Präzision durch Größe ersetzen und einfach groß bauen. In diesem Fall können Sie anstelle von Bronzezahnrädern Holzzahnräder verwenden, um die Materialkosten zu senken.

Wenn er Batterien aus ultrasauren Früchten oder Schwefel herstellen kann, kann er den ganzen Tag über Bleisäurebatterien herstellen. Dann müssen Sie den Akku nur noch mit Fruchtsaft aufladen. Wissenschaftlich gesehen ist Obst nicht so stark, aber er kann Schwefelsäure herstellen, wenn er in der Nähe eines Vulkans lebt und einen riesigen Bottich mit Schwefelsäure hat, der in eine Batterie ein- und ausströmt, genug für Monate. Windmühlen und Wasserreservoirs, wenn er Kupfer und Zuckerschoten verwenden kann.