Was sind die praktikablen Mittel, um eine Raumstation über Tausende von Jahren bestehen und betriebsbereit zu halten?

Die Raumstation benötigt für alle ihre Systeme mehrfach redundante Systeme. Glücklicherweise ist es der Weltraum, wo der Verschleiß von Maschinen minimiert wird. Raumsonden und Satelliten überschreiten routinemäßig ihre geschätzte Lebensdauer (mit Ausnahme derer, die zu Beginn ihrer Karriere versagten).

Das Personal der Raumstation wird von Geburt an eine fachkundige Ausbildung in der Raumstation erhalten, insbesondere wenn dies ihr Erbe ist. Menschen, die auf Raumstationen geboren werden und sterben, müssen in allen Aspekten der Wartung von Raumstationen besonders versiert und ausgebildet sein.

Ihre Raumstation sollte mit einer Armee von Reparatur- und Wartungsrobotern ausgestattet sein. An jeder geeigneten Stelle sollten Diagnosesensoren vorhanden sein, um den geringsten System- oder Strukturfehler zu erkennen. Jedes System und jede Komponente muss auf einwandfreien Betrieb überprüft und erneut überprüft werden. Dies wird Teil des Designs Ihrer Raumstation sein. Einfacher Zugang zu allen Systemen zum Prüfen, Inspizieren und ggf. Reparieren.

Die Langlebigkeit einer Raumstation beginnt mit guten Systemen und strukturellem Design. Stellen Sie sicher, dass Ihres für Jahrtausende ausgelegt ist. Sparen Sie nicht zu viele Kostenecken. Das Leben Ihrer Raumstation und das Leben derer, die darauf leben, ist nicht billig. Sie wollen auch nicht, dass sie billig werden.

Sorgen Sie für zuverlässige Versorgungswege. Für die Fälle, in denen alle Ihre normalen Systeme und Verfahren zur Wartung, Reparatur und Instandhaltung Ihrer Raumstation versagen. Dies könnte die übliche Weltraumpiraterie, interstellare Kriege, Weltraumwaldiebe oder ein abtrünniges Schwarzes Loch sein.

Halten Sie einen guten Vorrat an Rohstoffen bereit, die in hergestellte Komponenten umgewandelt werden können. Zugang zu einer externen Energiequelle haben, indem Sie große Sonnenkollektoren oder nukleare Stromgeneratoren verwenden (dies kann Fusion bis hin zu Antimaterie sein). Die Energie wird benötigt, um Bauteile herzustellen und zu verarbeiten.

Recyceln, recyceln und, nicht zu vergessen, recyceln. Um ein langfristiges Überleben zu gewährleisten, lautet die goldene Regel „keine Verschwendung“. Ausgefallene Komponenten sind Rohmaterial. Verwenden Sie sie immer wieder. Auch wenn dies eine Reduktion auf ihre Bestandteile bedeutet. Denken Sie daran, dass deshalb Ihre Stromgeneratoren da sind.

Pflegen Sie freundschaftliche Beziehungen zu Ihren Nachbarn. Sie sind eine ausgezeichnete Quelle für Ersatzteile und Rohstoffe. Wenn man bedenkt, dass die meisten Ihrer Rohstoffe aus Asteroiden, Monden und manchmal sogar Planeten gewonnen werden. Gebietsansprüche darüber, wer auf das Material in diesen astronomischen Körpern zugreifen und es verwenden kann, können vorhanden sein. Wenn Sie ihre Asteroiden betreten und Materie ohne Erlaubnis entfernen, bekommen Sie eine Rakete in Ihre Wahrscheinlichkeitsöffnung.

Sei nett und respektvoll. Es ist eine gute Idee, sich um die Nachbarschaft zu kümmern. Selbst wenn sie die Asteroiden des lokalen Systems besitzen, könnten sie dankbar sein und Sie Mineralien für den Versand in ihre Lebensräume extrahieren lassen, sodass Sie im Gegenzug einige für sich selbst mitnehmen dürfen.

Gutes Design, gute Arbeit, gut ausgebildetes Raumstationspersonal und Roboter, gute Beziehungen zu Nachbarn und Lieferanten und nichts dem Zufall überlassen. Kümmere dich darum, und es wird sich um dich kümmern.

Fünf Jahrtausende, ha! Dieses Baby ist gut für mindestens fünfzehn.

Sie haben Solarenergie, ich nehme an, Sie haben halbwegs intelligente Roboter, die Lösung ist, einen Anhaltspunkt aus der Biologie zu nehmen: Ständig, ob nötig oder nicht, jedes Molekül der Raumstation durch neu hergestellte Teile ersetzen, die alten Teile einschmelzen, Bringen Sie neuen Stahl oder was auch immer von Asteroiden herein. Stellen Sie sicher, dass kein Teil Ihrer Station jemals älter als 20 Jahre ist, und das gilt auch für die Roboter. Alles, was es braucht, ist eine ständige Investition von Energie, die Sie von der Sonne im Überfluss haben sollten. Stellen Sie sicher, dass Sie diese Solarzellen oder Öfen ersetzen, wenn Sie schon dabei sind.

Ich sage aus der Biologie, weil unser eigener Körper dasselbe tut; Der einzige Grund, warum wir alt werden, ist, dass wir kein perfektes Ersatzsystem oder eine Methode entwickelt haben, um zu erkennen, was ersetzt werden muss, sodass unsere Telomere kurz werden und die Zellen nicht mehr richtig funktionieren. Für eine Maschine müssen Sie das nicht nachahmen, sondern nur die Idee nachahmen: Teile ständig aussortieren und durch neue Teile ersetzen. Die Atome von Eisen, Kohlenstoff und anderen Metallen altern nie; Extreme Hitze wird sie verjüngen, und Sie können sie so gut wie neu in Stahl umgießen.

Aufgrund von Kommentaren hinzugefügt:

• Ich habe mich nicht mit hochenergetischen Teilchen befasst; Diese sind atomar groß und ich nehme an, dass sie keinerlei strukturelles Versagen verursachen können (außer in einem Strahl, der für einen Angriff bestimmt ist); und wenn sie etwas Stahl verändert haben, können uns Sensoren sagen, wo. Bei Flugzeugen können wir zum Beispiel einen winzigen elektrischen Strom durch ein Teil an einem Ende leiten und die Form des Signals am anderen erkennen; wenn sich die Form verändert, hat sich die Zusammensetzung verändert: Risse, Rost, Verformung, Nässe etc. Ähnlich wie bei einem Bewegungsmelder: Bei einem Bewegungsmelder erzeugt jede Position ein anderes Echomuster, muss es aber nicht wissen was das Muster bedeutet: Nur dass sich etwas bewegt hat, wenn sich das Muster ändert.

• Ich habe auch keinen Angriff oder Asteroideneinschlag angesprochen: Irgendwann kann alles mit ausreichender Kraft überwältigt werden. Ich habe nur die Verschlechterung angesprochen.

• Ein bisschen mehr hinzugefügt, um das Ausgasen zu diskutieren: Ich nehme an, wir können die Gase von Asteroiden, Mond oder anderen Materialien freisetzen. Abgesehen von strukturellen Problemen gehe ich davon aus, dass diese Station auch autark ist oder sich nicht selbst unterhalten kann.

Einfaches poliertes Aluminium in einem parabolischen Bogen (oder einer Teilschale) kann genug Sonnenlicht bündeln, um alles zu schmelzen oder tatsächlich zu verdampfen. Die Parabel kann stückweise sein; Dies bedeutet eine Anordnung von flachen Platten mit Mittelpunkten auf einer Parabel, die jedoch leicht ersetzt werden können, wenn sie durch Mikrometeoriten oder Trümmer beschädigt werden.

Jede Wärmequelle ist Energie; können wir zur Umwandlung in mechanische Energie verwenden (Stirlingmotoren, Dampfmotoren mit geschlossenem Kreislauf), die wir in Strom umwandeln können. Denken Sie an die Elektrospaltung von Wasser in H und O: Das gilt nicht nur für Wasser; Wir können Gase auch aus anderen Verbindungen freisetzen. Wir können Gesteine ​​schmelzen, sie in Dampf umwandeln und Destillationstechniken (genau überwachte Hitze, damit einige Verbindungen verdampfen, während andere flüssig bleiben) und zentrifugale Trennung (von verflüssigtem Gestein, hart geschleudert) verwendenElemente nach Atomgewicht zu trennen und dann abzukühlen, um diese Trennung beizubehalten) können wir sehr reine Elemente erhalten; und remixen sie nach unseren Wünschen. Wir können alle Gase beschaffen, die wir brauchen, um die Luft und die Treibstoffe auf der Station aufzufüllen. Solar macht alles; und in vielerlei Hinsicht ist es im Mikrogravitationsraum ohne Atmosphäre einfacher. Die meisten Vorteile der Schwerkraft, die wir wollen, können wir mit der Zentrifugalkraft erreichen und bis zu einem feinen Grad kontrollieren.

Bewegliche Teile minimieren.
Machen Sie Verschleißteile modular und leicht austauschbar

Bewegung ist das, was die Dinge abnutzt. Ihre Methusalah-Stationen müssen über die minimal erforderlichen beweglichen Teile verfügen. Eine beliebte Art, künstliche Satelliten herzustellen, besteht darin, eine natürliche Struktur auszuhöhlen. Ein Asteroid voller Tunnel sollte für über 5000 Jahre gut sein.

Wenn sich etwas bewegen muss, bewegen Sie es so selten wie möglich. Bewegen Sie eine Sache oft, anstatt viele Dinge gelegentlich, und planen Sie, die eine bewegliche Sache regelmäßig zu ersetzen.

Wenn sich etwas viel bewegen muss, erwarten Sie, dass es sich abnutzt und dass es leicht austauschbar ist. Ich mag die Idee, dass Dinge modular und leicht austauschbar sind, weil dies erzählerische Möglichkeiten bietet: Module könnten anhand des Alters erkennbar und durch Merkmale dieses Alters gekennzeichnet sein, die mit neueren und älteren Modulen koexistieren. Ein bisschen wie ein Spaziergang durch eine alte Stadt mit einem Bewusstsein für Architektur: Sie sehen, wie sich die Vergangenheit mit der Gegenwart verbindet. Gelegentlich erkennt man etwas wirklich Altes, das bis heute Bestand hat. Ich habe einen Bericht über das Observatorium auf Haleakala gelesen, in dem es heißt, dass man beim Gang durch die Arbeitsräume Computer aus allen Epochen finden könne, von denen jeder noch an seiner Station eine Aufgabe erfüllte, die er so zufriedenstellend erledigte, dass er nicht ersetzt werden musste.

Gegenstände könnten auch regenerierbar gemacht werden, wenn das ein Wort ist. Zum Beispiel eine Luftschleuse mit Dichtungen, die irgendwie aus Eis bestehen, die sich aus einem riesigen Reservoir wieder auffüllt, wenn kleine Mengen in den Weltraum sublimieren. Oder an bestimmten verschleißanfälligen Stellen (Hangarbucht?) könnte das Nickel-Eisen des Asteroiden regelmäßig geschmolzen und an Ort und Stelle neu gegossen werden, um Verschleiß und allmählicher Formänderung Rechnung zu tragen.

Im Laufe von fünf Jahrtausenden wird jeder Teil der Station versagen. Jeder integrierte Schaltkreis, jedes Rumpfpaneel, jede Luftschleuse wird ausfallen.

Um dieses Problem zu umgehen, müssen Ihre Mitarbeiter in der Lage sein, jedes einzelne Teil, einschließlich ihrer Fertigungsanlagen, auszutauschen. Sie benötigen also nicht nur viel Fertigungskapazität, sondern auch mehrere Sätze von Fertigungshardware in separaten Abschnitten, damit die Beschädigung eines Abschnitts sie nicht vollständig lahmlegt.

Außerdem muss alles dezentralisiert werden, damit keine ausfallende oder beschädigte Komponente einen Notfall verursacht. Dezentrale Lebenserhaltung, dezentrale Stromversorgung, dezentrale Speicherung. Und jeder Teil des Lebenserhaltungs- und Stromnetzes wird mit jedem anderen Teil kommunizieren, sodass beschädigte Teile keine kaskadierenden Ausfälle verursachen. Wenn ein Modul einen Druckabfall meldet, müssen die angrenzenden Module die Luftzufuhr unterbrechen, um zu verhindern, dass die gesamte Station drucklos wird. (Hoffentlich nachdem alle draußen sind.)

Jetzt, da Sie dieses Setup haben, können Sie jetzt jedes Modul oder Gerät durch Beschädigung, Alterung oder Austausch verlieren. Mit diesem System konstruieren Sie neue Module und Systeme, wenn die alten anfangen zu versagen. Solange Sie ein Rinnsal an Rohstoffen haben, um Verluste auszugleichen, sind Sie goldrichtig.

Die meisten Antworten beziehen sich auf die Notwendigkeit von Redundanz und Wartung, was wahrscheinlich ein guter Weg ist, aber es gibt eine andere Option, die meiner Meinung nach erwähnt werden sollte, die mit wenig Wartung oder Reparatur funktionieren könnte.

Die Grundidee besteht darin, ein sich selbst regulierendes biologisches Ökosystem innerhalb eines sehr übertechnisierten Rumpfes zu konstruieren.

In der allgemeinen Technik gibt es den Begriff des Sicherheitsfaktors; Berechnen Sie für einen bestimmten Konstruktionsparameter, wie z. B. die Materialstärke, ob es unter der erwarteten Belastung bricht. Wenn es kurz vor dem Bruch steht, erhöhen Sie die Dicke um den Sicherheitsfaktor, um Fehler und unvorhergesehene Situationen zu berücksichtigen. Generell gilt: Je höher der Sicherheitsfaktor, desto robuster die Konstruktion.

Als Beispiel für Ihre Raumstation: Hüllendicke messen Meteoriteneinschlagsraten (Mikro- und andere), Sonnenwindablation, Strahlungsversprödung oder andere Parameter, die wahrscheinlich zu Hüllenversagen führen, und die Hülle dicker machen, bis sie für Ihre 5.000 nicht mehr ausfällt Jahr gewünschte Lebensdauer. Sie benötigen wahrscheinlich einen sehr dicken Rumpf, um dies zu tun. Ich denke mindestens an einen Kilometer, um einige große Meteoriteneinschläge zu berücksichtigen. Dies wäre schwierig und teuer, aber nicht unmöglich, und Ihr extra dicker Rumpf würde als Plus eine passive Strahlungsabschirmung hinzufügen.

Einige wichtige Punkte zusätzlich zu einem extra dicken Rumpf:

• Verwenden Sie ein biologisches Ökosystem, um die Luft zu regulieren und Nahrung und Wasser bereitzustellen, sowie das Recycling von Abfällen. Dies wird viel Platz einnehmen und ein großes Innenvolumen erfordern.

• Verwenden Sie große Solarreflektoren und sehr dicke Fenster, um eine passive Solarheizung und Energiezufuhr für Ihr Ökosystem zu ermöglichen.

• Verwenden Sie möglicherweise Spin, um künstliche Schwerkraft bereitzustellen.

• Minimieren Sie bewegliche Teile oder computergestützte Systeme so weit wie möglich und verwenden Sie bei Bedarf redundante Systeme, die modular aufgebaut sind, um Wartung und Austausch zu erleichtern. Die wahrscheinlichen Problembereiche werden Luftschleusen oder Andocksysteme für Schiffe sein.

Das Ökosystem muss möglicherweise ausgeglichen werden, wenn Sie große Mengen an Material auf und von der Station bewegen, dh wenn sich jedes Schiff, das anlegt, mit Wasser füllt, verwandelt sich Ihr Habitat-Ökosystem schließlich in eine Wüste, die nicht genug Sauerstoff produziert, um die Station am Leben zu erhalten. Sie müssten ein strenges Massengleichgewicht auf ankommenden und abfahrenden Schiffen aufrechterhalten oder eher regelmäßig kritische Elemente nachliefern.

Was ich im Sinn habe, ist ähnlich wie die O'Neil-Zylinder oder Kim Stanley Robinsons Terrarien . Tatsächlich stellen Sie einen künstlichen Planeten her, der speziell für die Solarenergie entwickelt wurde und nur minimale Wartung und Funktion für eine sehr lange Zeit erfordert.

Beginnen Sie mit felsigem Asteroidenmaterial, das zusammengepresst wird, bis es eine Kugel von der Größe unserer Erde bildet. Lassen Sie es um einen Stern in der Größe einer Sonne rotieren, um eine lang anhaltende Energiequelle zu erhalten, geben Sie ihm einen geschmolzenen Kern und eine Atmosphäre, die mit einer schönen biologisch förderlichen Anordnung von Gasen gefüllt ist. Stellen Sie sicher, dass die Entfernung zum Stern in der Goldielocks-Zone dieses Sterns liegt. Drehen Sie es schnell ein wenig, um einige schöne Wettereffekte zu erzielen.

Sicher, es wird für alle anderen wie ein Planet erscheinen , aber diese Jungs werden wissen, dass es tatsächlich ihre sich selbst erneuernden, selbsterhaltenden, redundanten Energiesysteme sind, eine jahrtausendealte Raumstation. Wie werden sie das wissen? Nun, weil SIE es geschafft haben.