Was ist die beste Form des motorisierten Fahrzeugflugs innerhalb eines McKendree-Habitats?

Es scheint Zeit für eine milde Rahmenherausforderung zu sein. Dieser Lebensraum hat einen Durchmesser von Hunderten von Kilometern und eine Länge von Tausenden. Der Versuch, in einer so großen Umgebung nur eine Art von Fluggerät zu haben, macht keinen Sinn: Die Wirtschaftlichkeit diktiert, dass es verschiedene Arten für unterschiedliche Zwecke geben wird.

Wenn der Luftdruck auf der Innenfläche dem auf Meereshöhe auf der Erde ähnlich ist und die Spin-"Schwerkraft" 1 G beträgt, wird die Atmosphäre mit der Höhe ähnlich wie die Erdatmosphäre dünner, und die Achse wird angemessen sein hartes Vakuum. Die Atmosphäre muss so angeordnet werden, dass sie sich mit dem Zylinder dreht. Wenn dies anfangs nicht der Fall war, wird es durch die Reibung mit dem Inneren in die Höhe getrieben, auf Kosten wochenlanger Winde mit Orkanstärke, die alles von der Oberfläche abstreifen. Die Atmosphäre wird auf natürliche Weise Schichten bilden, die sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen, und Sie benötigen Leitbleche, um zu vermeiden, dass sich permanent rollende Stürme bilden, die ihre Energie aus der Rotationsrate des Lebensraums beziehen und ihn so allmählich verlangsamen.

Starrflügler funktionieren gut für Langstreckenflüge zwischen verschiedenen Punkten auf der Innenfläche, solange sie nicht versuchen, höher als beispielsweise 25 km zu fliegen, wo die Luft für sie ziemlich dünn zu werden beginnt. Aerodynamischer Auftrieb erfordert in keiner Weise "echte" Schwerkraft, es ist ausschließlich eine Wechselwirkung zwischen einem Strömungsprofil und einer Flüssigkeit, die eine Kraft erzeugt. Hubschrauber eignen sich gut für kürzere Entfernungen, Arbeiten, die Schweben erfordern, und so weiter.

Aktuelle Flugzeuge orientieren sich beim Überfliegen problemlos an der Erdkrümmung und die Krümmung des Habitats ist nur etwa eine Größenordnung steiler. Die Navigation im schneller rotierenden Bezugssystem wird etwas anders sein als auf einem Planeten, aber angesichts einfacher Navigationscomputer und eines GPS-Äquivalents kein Problem sein. Jede Gesellschaft, die einen solchen Lebensraum erreichen, geschweige denn einen bauen kann, wird mit den entsprechenden Technologien keine Schwierigkeiten haben.

Überschallflugzeuge könnten ein Lärmproblem verursachen. Auf der Erde ist dieses Problem ziemlich nahe ihrer Flugbahn lokalisiert, aber die konkave Umgebung könnte Stoßwellen sehen, die mehrmals um den Zylinder wandern. Sie brauchen jemanden, der mehr Ahnung von Akustik hat als ich, um diese Frage zu beantworten.

Der schwierigere Teil ist das Erreichen der Achsenregion, und das Beladen gewöhnlicher Transportmittel mit den dafür erforderlichen Lebenserhaltungssystemen und Motoren ist sinnlos. Da sich die Achse effektiv im Weltraum befindet, benötigen Sie ein Raumschiff, um dort zu überleben. Der vernünftige Weg, einen zu bauen, besteht darin, "Weltraumaufzüge" an den Endkappen und vielleicht an einigen Stellen entlang der Länge des Zylinders zu haben. Letztere könnten entlang der Querträger verlaufen, die erforderlich sind, um den Zylinder zusammenzuhalten. Aufzüge können ein Raumschiff in die Region mit geringer Schwerkraft und ohne Atmosphäre bringen, und sie können vergleichsweise schwache Raketen verwenden, um sich dort fortzubewegen. Eine sorgfältige Navigation ist erforderlich, da eine zu große Entfernung von der Achse bedeutet, dass sie von der oberen Atmosphäre beschleunigt werden und zu fallen beginnen. Ein Notfallschirmsystem wird immer notwendig sein.

Für den Routineverkehr im Achsenbereich könnte sinnvollerweise ein elektrisches Zugsystem mit druckbeaufschlagten Waggons und Schienen verwendet werden, die so angeordnet sind, dass die Züge nicht von ihnen abfallen können. Sie benötigen jedoch immer noch Raumfahrzeuge, um Reparaturen an den Gleisen durchzuführen, Orte zu erreichen, die nicht oft gewartet werden müssen, und so weiter.

Eine gute Darstellung des Inneren eines solchen Habitats, wenn auch noch größer, findet sich in der Schlock-Söldnergeschichte „ Broken Wind “. Dieser Lebensraum war mehrere Millionen Jahre lang ziemlich wartungsarm, und die Raumschiffe in der Geschichte verwenden superwissenschaftliche Gravitationsgeneratoren, aber das Wetter stimmt. Da es von Kreaturen gebaut wurde, die über Gassäcke fliegen, fehlt es an einem Zugsystem und anderen Geräten, die Oberflächenbewohner wie Menschen wünschen würden.

Zentripetalkraft mag sich wie Schwerkraft anfühlen , aber es ist ein völlig anderes Prinzip, und das führt zu einigen erheblichen Problemen. Jedes Fahrzeug im Inneren eines sich drehenden Zylinders befindet sich effektiv im freien Fall. alles, was ihn davon abhält, in einer geraden Linie abzufliegen, ist die Krümmung der Oberfläche, die eine Kraft aufbringt, um seinen Trägheitsvektor zu ändern. In dem Moment, in dem ein Flugzeug die Oberfläche verlässt, muss es diese Ausgleichskraft vollständig selbst bereitstellen. Man könnte dies mit Auftrieb wie bei einem terrestrischen Flugzeug tun, aber beachten Sie Folgendes:

• Ein Horizontalflug innerhalb eines Zylinders wäre gleichbedeutend mit einem terrestrischen Flugzeug, das sich konstant entlang einer bestimmten Achse dreht, da sich das Flugzeug immer von seinem Trägheitskurs wegziehen müsste.
• Es würde ein äußerst komplexes Flügeldesign erfordern, da ein Flug um den Umfang ein ständiges Hochziehen der Nase erfordert, ein Flug entlang des Durchmessers ein Fassrollen des Flugzeugs (ein Flügel steigt ständig) und ein Diagonalflug würde proportional etwas von beidem erfordern .

Der Vorteil eines terrestrischen Flugzeugs besteht darin, dass es den Auftrieb nutzen kann, um die Schwerkraft auszugleichen, um ein stabiles und relativ energiearmes Gleiten zu erreichen. Ein Flugzeug in einem rotierenden Zylinder würde einen viel höheren Kraftstoffverbrauch und eine viel größere Moment-für-Moment-Steuerung erfordern, weil es ständig seine eigene Trägheit korrigieren muss. Ein Helikopter könnte eine etwas bessere Option sein, aber beachten Sie, dass ein Helikopter in dem Moment, in dem er die Oberfläche verlässt, dazu neigt, sich zu drehen und auf den Rücken zu rollen (er befindet sich wiederum im freien Fall); es müsste ständig eine Reihe von ungeraden Spinkräften kompensieren.

Eine bessere Lösung wäre so etwas wie ein Ballon oder ein Luftschiff. Fahrzeuge, die leichter als Luft sind, steigen durch Auftrieb auf, sodass die Oberfläche weiterhin die Kraft bereitstellt, die den durch Luftdruck übertragenen Trägheitsvektor des Ballons korrigiert. Geben Sie ihm horizontalen Antrieb und ein Mittel zum Heben und Senken, und Sie sind bereit. Es könnte ein bisschen wild werden ... Da es keine Schwerkraft gibt, um die Kabine in einer bestimmten Ausrichtung zu halten, würde sich der gesamte Ballon wie ein Objekt im freien Fall drehen, es sei denn, es gäbe einige Einstellungskontrollen, um ihn stabil zu halten. Balloons sind nicht schnell , aber sie sind skalierbar, ressourcenschonend und in dieser Umgebung viel einfacher zu steuern.

Für den Motorflug möchten Sie wahrscheinlich eher ein Raketendesign als ein Flugzeug wählen. Starten Sie ihn gegen den Spin, damit er die durch die Drehung verursachte Trägheit aufhebt, bewegen Sie ihn im freien Fall entlang des Zylinders auf und ab, passen Sie dann die Geschwindigkeit sorgfältig an und landen Sie ihn dort, wo Sie möchten. Das ist nicht ressourcenschonend, aber technologisch einfacher als der Versuch, ein Flugzeug mit Auftriebsantrieb für diese Umgebung zu konstruieren.

Bearbeiten: Kurze Antwort: Der Zylinder hat keinen großen Druckunterschied zwischen Mitte und Rand. Die Schwerkraft führt dazu, dass die Erdatmosphäre in der Höhe dünner wird, nicht der Spin, daher ist ein grundlegendes Hubschrauberdesign mit geringer Leistung in Ordnung.

Wenn Sie die Differentialgleichung wünschen, siehe: https://space.stackexchange.com/questions/31465/radial-variation-of-atmospheric-pressure-in-rotating-oneill-zylinder-like-ship

Ursprüngliche Antwort: Wenn sie magische ^ H-Superwissenschafts-Schwerkraftfeldgeneratoren haben, verwenden Sie diese einfach auf dem Äquivalent einer Erdfähre.

Handelt es sich um ein zylindrisches Objekt, das aufgrund der wahrgenommenen Schwerkraft auf Rotation durch Zentrifugalkraft angewiesen ist, ist der Luftdruck überall identisch. Gestalten Sie es also nach Ihren Wünschen. Sie müssen nur den Widerstand (Luftwiderstand) überwinden. Was die Winde betrifft, geben Sie den bewohnten Abschnitten einfach ein Glasdach, damit keine strukturellen Unregelmäßigkeiten unregelmäßige Winde erzeugen. Gehen Sie vom "Erdgeschoss" zum "Dach", passieren Sie eine Luftschleuse und steigen Sie von dort auf. Wenn Sie so tun wollen, als wären Winde immer noch ein ernstes Problem, verwenden Sie eine Schleuder wie ein Flugzeugträger, um ein Fahrzeug zu starten.

Denk darüber nach. Wenn ich ein Glas mit Luft fülle, ändert sich der Luftdruck nicht, egal wie schnell ich ihn auf der Erde oder im Weltraum unter dem Meer drehe (vorausgesetzt, das Gefäß explodiert / implodiert nicht unter Druckunterschieden.

Sie können also einen sehr leistungsschwachen Helikopter-/Quad-Copter-Motor verwenden, um sich fortzubewegen. Wenn diese Struktur so konstruiert wurde, dass sie sich mit "nur" 1.000 Meilen pro Stunde (Rotationsgeschwindigkeit der Erdoberfläche auf Meereshöhe) dreht, dann haben Sie entweder bereits magische Materialien (Scrinth of Ringworld) mit einer Zugfestigkeit, die jedem dem Menschen bekannten Material überlegen ist, und das würde es immer noch nicht Holen Sie sich Ihre Erde normale Schwerkraft.

Übrigens, jeder neben dem "Stern" in der Zeichnung wird zu Tode brennen und jeder an den Enden des Zylinders wird zu Tode frieren. Es ist ein nettes Stück Konzeptkunst, aber es ist in keiner Weise eine praktikable Option.

Jedes sich drehende Schiff mit normaler Schwerkraft erfordert ein magisches Maß an Materialkunde. Lesen Sie einfach Ringworld und verzichten Sie mit der Hand auf die Dinge, die Sie nicht erklären möchten. Rendezvous mit Rama ist das andere Analogon zu Ihrem Neustart.

Für Ringworld-Nummern siehe: http://www.alcyone.com/max/reference/scifi/ringworld.html

Für Schwerkraft vs. Rotationsgeschwindigkeit siehe: https://www.artificial-gravity.com/sw/SpinCalc/ Also für einen Zylinder mit 1 km Durchmesser ... ~ 100 m / s, was 3,6 km / min = 216 km / h entspricht

Wenn Ihre Struktur einen Durchmesser von 1.000 km hat ... ~ 3131 m / s Geschwindigkeit an der Oberfläche.

Fast 700.000 km/h.