Entwerfen von Städten in ausgehöhlten Asteroiden

Beginnen wir mit einer Größe. Nehmen wir nur zum Grinsen an, dass das Innere ein Zylinder mit einem Durchmesser von 1 km und einer Länge von 10 km ist (das sind 6 Meilen lang). Es muss sich mit etwas mehr als 1 U / min drehen, um 1 g an der Innenfläche bereitzustellen. Die Gesamtfläche beträgt etwa 30 km² oder etwa 12 Quadratmeilen.

Konstruktion. Nehmen wir eine Endwandstärke von 100 Metern an. Das gesamte Wandvolumen beträgt etwa 3,6 km³, sodass der ursprüngliche Asteroid einen Durchmesser von etwa 2 km haben musste. Das absolute Mindestleistungsniveau, das zum Schmelzen dieses Eisenbrockens erforderlich ist, beträgt ~ 8 TW, da es am Schmelzpunkt etwa 300 kW pro Quadratmeter Schwarzkörperstrahlung ausstrahlt. In der Erdumlaufbahn werden dafür etwas mehr als 5 Millionen Quadratkilometer Spiegel benötigt. Das ist ein kreisförmiger Spiegel mit etwa 2500 km Durchmesser.

Beleuchtung: Um ganzflächig normales Tageslicht (1 kW / m²) bereitzustellen, beträgt die Gesamtleistung ca. 30 GW. Es ist gefährlich, dies durch eine Öffnung in der Endkappe zu schieben. Wenn Sie von einem Fenster mit 100 m Durchmesser ausgehen, beträgt die Leistung am Fenster nur etwa 1 MW / m² oder das 1000-fache der Helligkeit der Sonne. Dieser Strahl muss mit einer Reihe von Spiegeln entlang der Achse nach unten gesendet werden, um das Licht auf die Oberfläche zu verteilen. Die Achse wird also definitiv tabu sein. Und ehrlich gesagt weiß ich nicht genau, wie ich ein hochwertiges Fenster mit einem Durchmesser von 100 Metern spezifizieren soll, das 10 bis 15 psi enthält. Es muss ein Stück sein, vermute ich, denn wenn Sie es aus Platten herstellen, muss die tragende Struktur hohe Temperaturen (aufgrund des Kraftflusses) aushalten und dennoch stark genug sein, um unter dem Druck zusammenzuhalten. Vielleicht Titan/Saphir? Ich bin mir nicht sicher über die Kosten für dieses Projekt. Da die Kolonieherstellung eine wirklich riesige Spiegelanordnung erforderte, sollte die Erzeugung der erforderlichen Lichtstärken (selbst bei Entfernungen zum Äußeren System) kein wirkliches Problem darstellen.

Druckkammern. Dies scheint eine gute Idee zu sein, wie Thukydides betont hat, aber das Problem der Lichtübertragung bleibt bestehen. Je stärker die Unterteilung, desto mehr Fenster werden benötigt und desto schwächer wird die Struktur.

Bevölkerung. Es ist wahrscheinlich eine gute Idee anzunehmen, dass eine Kolonie in Bezug auf Nahrung autark sein sollte, da die Nahrungsmittelproduktion im Wesentlichen ein Nullsummenspiel um die gesamte Gemeinschaft von Kolonien ist. Wie viel Fläche braucht man also, um Menschen zu ernähren? Nehmen wir einen halb (aber nicht vollständig) vegetarischen Lebensstil an und gehen von 1 Acre pro Person aus. Ich würde lieber 2 Morgen verwenden, aber sagen wir, der lange Tageslichtzyklus erhöht die Produktivität. Fleisch ist Kaninchen, Fisch und Hühner, aber keine Kühe. 1 Acre entspricht ungefähr 4000 m², sodass die gesamte Innenfläche etwa 7500 Menschen unterstützen wird. Das ist eine ziemlich kleine Stadt, also sollte so etwas wie repräsentative Demokratie funktionieren. Beachten Sie, dass Sie dies nicht umgehen können, indem Sie Farmen mit mehreren Ebenen annehmen: Es sind die Lichtverhältnisse, die der begrenzende Faktor sind. Zu berücksichtigen ist auch die Notwendigkeit, Wasser zu recyceln und Nitrate und Phosphate zu extrahieren. Da das System ein geschlossenes System ist, können Sie nicht ständig Dünger hinzufügen, um die Ernteerträge aufrechtzuerhalten, ohne das Ökosystem zu vergiften. Ebenfalls zu berücksichtigen sind die Kapitalkosten des Bodens. 30 Millionen m² Erdreich mit einer Tiefe von 1 Fuß ergeben zusammen etwa 10 km³. Nickel-Eisen-Asteroiden haben etwa 30 % Verunreinigungen wie Silikate, die möglicherweise die Grundlage für Gestein/Sand/Erde bilden könnten, aber es scheint eine Menge Handbewegungen zu erfordern, um genau zu erklären, wie das von dem, was ursprünglich geschmolzen war, getrennt werden würde Klecks. Auch hier frage ich mich nach den Kosten. 30 Millionen m² Erdreich mit einer Tiefe von 1 Fuß ergeben zusammen etwa 10 km³. Nickel-Eisen-Asteroiden haben etwa 30 % Verunreinigungen wie Silikate, die möglicherweise die Grundlage für Gestein/Sand/Erde bilden könnten, aber es scheint eine Menge Handbewegungen zu erfordern, um genau zu erklären, wie das von dem, was ursprünglich geschmolzen war, getrennt werden würde Klecks. Auch hier frage ich mich nach den Kosten. 30 Millionen m² Erdreich mit einer Tiefe von 1 Fuß ergeben zusammen etwa 10 km³. Nickel-Eisen-Asteroiden haben etwa 30 % Verunreinigungen wie Silikate, die möglicherweise die Grundlage für Gestein/Sand/Erde bilden könnten, aber es scheint eine Menge Handbewegungen zu erfordern, um genau zu erklären, wie das von dem, was ursprünglich geschmolzen war, getrennt werden würde Klecks. Auch hier frage ich mich nach den Kosten.

Raumverteilung. Ein naheliegender Ansatz wäre der Aufbau von Wohnräumen an den Seiten der Endkappen. Bei einer Gesamtkappenfläche von etwa 1,5 Millionen Quadratmetern sind das etwa 200 Quadratmeter pro Person. Beachten Sie, dass dies keine Bodenfläche, sondern Fensterfläche ist. Wenn sich die Wohnfläche an beiden Enden entlang der Achse um 100 Meter erstreckt, verlieren Sie nur 200 Meter von 10 km oder 5 % Ihres Ackerlandes, und die gesamte Wohnfläche beträgt etwa 20.000 m³ Meter pro Person. Selbst unter Berücksichtigung von gemeinsamem Raum und Infrastruktur scheint es angemessen zu sein. Es ist fraglich, welcher Bereich wünschenswerter wäre – nach oben zur Achse oder nach unten zur Oberfläche. Die natürliche erste Tendenz, sich für die Achse zu entscheiden, hat zwei Dinge zu bieten – Exklusivität (es steht weniger Fläche zur Verfügung) und Luxus mit niedrigem g. Der weniger offensichtliche Nachteil dabei ist, dass das Leben bei niedrigen g schlecht für einen ist. s Gesundheit. Der nächste offensichtliche Ansatz ist die Herstellung der Zylinderwände in mehreren Schichten, mit der Landwirtschaft auf dem "Dach" und der Industrie "darunter". Da es sich bei den beteiligten Materialien vermutlich um Nickelstahl handelt, sollte dies einfach sein, aber Rost aufgrund von Grundwasser könnte ein echtes langfristiges strukturelles Integritätsproblem darstellen. Industriegebiete können natürlich künstliches Licht verwenden.

Selbstversorgung. Wie ich im Landwirtschaftsabschnitt erwähnt habe, halte ich spezialisierte "Farmlebensräume" nicht für sehr sinnvoll. Neben der grundlegenden Frage der benötigten Lichtstärke wäre der Transport ein Problem. Angenommen, ein Lebensraum hat sich auf etwas spezialisiert (sagen wir Industrie) und hat eine Bevölkerung von 100.000, was nach terrestrischen Maßstäben nicht viel ist. Es werden etwa 5 Pfund Vorräte pro Person und Tag oder 250 Tonnen pro Tag benötigt. Der Transport dieser Art von Tonnage mit einem Raumschiff ist etwas zweifelhaft. Die Hälfte davon (Lebensmittel) ist ziemlich verderblich, was bedeutet, dass der Transport über relativ geringe Entfernungen eine ziemlich hohe Durchschnittsgeschwindigkeit erfordert, was wiederum einen hohen Schub impliziert. Schlimmer noch, jede Technologie muss ohne Reaktanten sein, da Reaktionsmasse verloren geht und importiert werden muss, und dies wird wahrscheinlich nicht wirklich bald entwickelt werden.

Spezialisierung. Obwohl jede Kolonie nahezu autark wäre, gibt es bei technologischen Aktivitäten intellektuelle Größenvorteile, die durch eine bereite Kommunikation ausgeglichen werden können oder nicht. (Einige Unternehmen haben zum Beispiel festgestellt, dass Outsourcing ebenso viele Probleme schafft, wie es löst. Persönliche Treffen können eine sehr gute Sache sein.) Dies könnte zu einer Spezialisierung zwischen den Kolonien führen, würde aber immer durch die Kosten begrenzt Transport von Fertigwaren. Insbesondere wenn die lokale Fertigung einfach wird (denken Sie an 3D-Drucker auf Steroiden), könnten Kolonien durchaus zu Nischendesignern werden, wobei Designs verkauft und vertrieben werden, anstatt fertige Produkte oder Teile. Die Verbreitung von Kunstwerken wäre für Schriftsteller und bildende Künstler einfach genug, und Kunsthandwerk (Töpferwaren, Skulpturen, Gemälde, kundenspezifische Artefakte, usw.) wäre wahrscheinlich billig genug zu versenden, um die Gründung von Künstlerkolonien zu ermöglichen, obwohl die Notwendigkeit, Lebensmittel und grundlegende Dienstleistungen bereitzustellen, die künstlerische Bevölkerung in Schach halten würde. Außerdem könnte es in lebensfähigen Kolonien (die sich nicht an internen Konflikten zerreißen) zum Standard werden, von jedem eine bestimmte Menge an landwirtschaftlicher Arbeit zu verlangen. Andernfalls würde eine soziale Spaltung zwischen den Bauern und den (Künstlern/Ingenieuren/Bürokraten/usw.) gefördert werden, die möglicherweise sehr schlecht enden würde. sich nicht an internen Konflikten zerreißen), um von jedem ein gewisses Maß an landwirtschaftlicher Arbeit zu verlangen. Andernfalls würde eine soziale Spaltung zwischen den Bauern und den (Künstlern/Ingenieuren/Bürokraten/usw.) gefördert werden, die möglicherweise sehr schlecht enden würde. sich nicht an internen Konflikten zerreißen), um von jedem ein gewisses Maß an landwirtschaftlicher Arbeit zu verlangen. Andernfalls würde eine soziale Spaltung zwischen den Bauern und den (Künstlern/Ingenieuren/Bürokraten/usw.) gefördert werden, die möglicherweise sehr schlecht enden würde.

Das Erstellen eines Raums in einem Asteroiden ist wahrscheinlich der einfache Teil (Sie könnten das Innere einfach ausgraben), aber Ihre Frage bezieht sich eher darauf, was danach passiert.

Die meisten Designs erfordern einen riesigen offenen Raum im Inneren, aber aus Sicherheitsgründen wäre es meiner Meinung nach viel sinnvoller, den Innenraum voller "Blasen" zu haben, damit sich Probleme wie ein Loch oder eine Krankheit nicht ausbreiten oder einen Kaskadenausfall verursachen. Auf diese Weise können Sie auch Aktivitäten wie Landwirtschaft, Industrie und andere Dinge isolieren, damit sie sich nicht gegenseitig stören.

Die Beleuchtung könnte von einem Spiegel beliebiger Größe kommen (sogar bis in den Kruiper-Gürtel). Wenn die Rotationsachse auf die Sonne gerichtet ist, können die Spiegel das Licht auf den Asteroiden fokussieren, während der dem Spiegel gegenüberliegende Pol frei sein kann, damit Raumfahrzeuge ungehindert andocken können.

Die Mittelachse hätte wahrscheinlich ein Kabel für den Transport zwischen den Polen, und weitere Blasen könnten an dem Kabel hängen, um einen "Vorort" im freien Fall innerhalb des Asteroiden zu erzeugen.

Da der Asteroid voller Eis und anderer wertvoller Rohstoffe sein wird, wird ein großer Teil davon ein Abbaugebiet sein, obwohl es wahrscheinlich für die meisten Menschen, die im Inneren des Asteroiden leben, verdeckt ist.

Was eine „Nation“ betrifft, so hat sie aufgrund der dreidimensionalen Natur des Innenvolumens das Potenzial, ein sehr großer Stadtstaat zu sein, und Millionen von Menschen könnten darin leben. Da der tatsächliche Abstand der Asteroiden so weit auseinander liegt, werden sie weitgehend isoliert und unabhängig voneinander sein.

Wenn es sich um Stadtstaaten handelt, könnte die Zukunft eine Wiederholung der alten Vergangenheit sein, wobei die Asteroiden den Stadtstaaten des klassischen Griechenland sehr ähnlich werden.

Das Hauptproblem, das ich hier sehe, besteht darin, Ihre Atmosphäre beizubehalten. Fels lässt sich sehr gut bebauen, ist aber alles andere als luftdicht.

Ihr sich drehender Zylinder drückt Luft gegen die Felswände und fungiert als Zentrifuge, um Ihren Sauerstoff im Gestein zu verteilen und ihn schließlich auf der anderen Seite in den Weltraum entweichen zu lassen. Hier ist ein ziemlich nettes Experiment , das die Diffusion von Gasen durch Gestein in einer Zentrifuge zeigt. Wenn Sie dies als Saatschiff verwenden möchten, das sich mit 1 g dreht und trotzdem Ihren Sauerstoff zwischen den Sternen behält, brauchen Sie etwas, um dies zu bekämpfen.

Entwerfen Sie entweder eine nicht poröse Beschichtung außerhalb der Stadt, um den Sauerstoff zurückzuhalten. Selbst geschmolzenes Gestein würde noch etwas Sauerstoff aufnehmen und zu einem Verlust führen.

Oder wir füllen das Gestein zuerst mit einem anderen, dichteren (aber nicht reaktiven) Gas . Sie füllen den Nickel/Eisen-Ballon mit diesem Gas (sagen wir Argon) und dann drücken die gleichen Zentrifugalkräfte es in die Lücken im Gestein, wo es länger braucht, um durchzukommen, und eine Barriere gegen Ihren Sauerstoff bilden, der dasselbe tut.

Ein Problem wäre jedoch, dass, wenn der Asteroid dazu gebracht würde, seine Rotation zu verlangsamen, das schwere Gas wieder durch den Felsen aufsteigen und jeden auf Bodenhöhe ersticken würde ... nicht schön, aber vielleicht ein Plotgerät ...

Die erste Frage, die meiner Meinung nach gestellt werden muss, ist, ob es tatsächlich so etwas wie Nickel-Eisen-Asteroiden dieser Größe gibt. Wir haben ein halbes Jahrhundert mehr Wissenschaft, auf der wir aufbauen können, und Raumfahrzeuge haben mehrere Asteroiden besucht. Mein Eindruck beim gelegentlichen Lesen der Ergebnisse ist, dass die meisten kleineren Asteroiden tatsächlich eher schwach konsolidierte "Trümmerhaufen" sind. was bedeutet, dass Sie viel mehr Materialverarbeitung durchführen müssten, um sie in einen Arbeitsraum zu verwandeln.

Sie blasen den Asteroiden nicht auf, Sie trennen ihn und blasen dann das Eisen auf / drehen es, um eine Hülle herzustellen.

1. Asteroiden dieser Größe sind selten fest, stattdessen sind es Trümmerhaufen , also verbrennen Sie zuerst alle Ihre flüchtigen Stoffe (und fangen sie ein), dann müssen Sie Ihre Metalle in einem Behälter schmelzen, den Sie zusammen mit ihm aufblasen können, indem Sie ihn nach oben drehen mit Wenn Sie es aufblasen, können Sie die Dicke gut kontrollieren.

2. Dann bauen Sie Ihre internen Streben und Fächer. Es muss verstärkt werden, wenn Sie es für die Schwerkraft drehen möchten.

3. Sobald Sie Ihre luftdichte Hülle haben, bedecken Sie sie mit Schichten aus erstarrtem Gestein. Der Fels ist sowohl Ihr Strahlungsschild als auch Ihr Aufprallschutz. Dies ist auch, wenn Sie Löcher hineinschneiden. 2 und 3 können gleichzeitig durchgeführt werden.

4. Jetzt geben Sie einige Ihrer Gase wieder ein und bauen Ihren Lebensraum.

Der Schlüssel dazu ist die Verwendung von Gesteinsschlacken als Außenbeschichtung, entweder als gebundener Schutt oder als umgeformte Beschichtung. Dies wird wie ein Asteroid aussehen und bietet eine billige, dauerhafte Strahlungsabschirmung.

Oder Sie bohren einfach ein Loch.

Die andere Möglichkeit besteht darin, den seltenen festen Asteroiden in der richtigen Größe zu finden, ein großes Loch hineinzubohren und ihn sozusagen auszuhöhlen, vielleicht höchstens 30–40% seines Volumens. Dann schmilzt man etwas Eisen und beschichtet die Innenseite damit, um es luftdicht zu machen. Dies ist weniger strukturell solide, aber einfacher herzustellen. Dies kann jedoch nur kleine Konstrukte bilden.

Das ist mein liebstes Gedankenthema.

Ich liebe O'Neill-Zylinderkonzepte absolut und denke, dass sie möglicherweise die beste Lösung für zukünftige Menschen sind, in denen sie existieren können.

Also hier sind meine Gedanken:

Lassen Sie uns zuerst etwas über Farming klären – es macht eigentlich wenig Sinn, dass Farmen in einem O'Neill-Zylinder sind . In Bezug auf die Ressourcen wäre es viel einfacher, hydroponische oder aeroponische, automatisierte Satellitenfarmen in der Schwerelosigkeit in der Nähe zu haben. Optimiert in der Umgebung für maximalen Ertrag, in der Lage, Wasser und eingespritzte Nährstoffe wiederzuverwenden, kontrolliert im Weltraum, würden diese die meisten Lebensmittel pro Kubikeinheit des Volumens produzieren.

In ähnlicher Weise wäre die Fleischproduktion wahrscheinlich kultiviertes Fleisch – es macht keinen Sinn, Kühe oder Hühner zu haben, die wertvollen Platz ineffizient nutzen, wenn Roboter diese in Zero-G-Umgebungen in ultradichten Satelliten herstellen können, die am Zylinder befestigt sind.

Und die Industrie – in Wirklichkeit ist es für Roboter und Computer viel einfacher, tatsächlich zu produzieren , was im Weltraum passieren würde. Menschen können immer noch programmieren oder koordinieren, aber die Rolle der Arbeit wäre definitiv weniger Primär- und Sekundärindustrie und mehr Tertiär oder Unterhaltung.

Was bleibt also? Handel und Lifestyle .

Das Leben in einem O'Neill-Zylinder, der jetzt nicht mehr Nahrungsgeneratoren sein muss, kann sich jetzt auf Commerce und Lifestyle konzentrieren - und welche Möglichkeiten!

Eine echte dreidimensionale Unterhaltungs- und Handelsstadt Mit dem Vorteil der normalen Schwerkraft am Rand und Null-G in der Mitte könnten Sie wirklich einen großen Unterhaltungsfokus haben:

• Stellen Sie sich ein riesiges Kreuzfahrtschiff vor, mit Rutschen, Kinos, Fahrgeschäften, Fitnessstudios, Veranstaltungssälen und Restaurants in einer erstaunlichen dreidimensionalen Matrix unterschiedlicher Spaßerlebnisse. Ihre Kinder würden eine tolle Zeit haben! (Während Sie Ihre ernsthaften Diskussionen mit anderen Erwachsenen am Rande bei 1g führen)
• Zero-G-Sportarena in der Mitte für die besten Olympischen Spiele oder Leistungssportarten aller Zeiten
• Ein Ozeanzylinder mit Endlosschleife für Segelbegeisterte mit kontrolliertem Wetter.
• Ein Dschungel-Zylinder mit Pflanzen, die ein Ende mit dem anderen verbinden, Menschen, die in Low-G-Baumhäusern leben, sich amüsieren oder intensiv Ökosysteme studieren
• Ein Marktplatz Zylinder. Stellen Sie sich den Großen Basar von Istanbul vor, aber in einer riesigen 3-dimensionalen Matrix mit unterschiedlichen Schwerkraftbereichen. Waren und Dienstleistungen können problemlos über Arterien transportiert und verteilt werden, und Handel kann in allen möglichen Umgebungen stattfinden. Ein Low-G-Haarschnitt oder eine Schönheitstherapie, Zero-G-Sitzungssäle und Universitätshörsäle oder sogar High-G-Fitnesszentren!

Die Möglichkeiten sind einfach umwerfend zahlreich und unglaublich aufregend. Es kann tatsächlich sein, dass sich mit all dem oben Gesagten und Ihrer Fähigkeit, viele verschiedene Arten von Städten und Zylindern zu besuchen, noch andere Möglichkeiten offenbaren, von denen wir nicht einmal geträumt haben ...