Welche Form hätte ein Raumschiff?

Abgesehen von den durch die Raumschiffteile auferlegten Beschränkungen wäre die Form entweder eine Kugel oder unregelmäßig.

Die Kugel ist optimal in dem Sinne, dass sie im Vergleich zum Volumen die kleinste Oberfläche hat. Es hat auch keine "Ecken", was ein Vorteil ist, wenn es darum geht, einen Druckunterschied aufrechtzuerhalten. Ein Schiff, das von Grund auf neu entworfen und im Weltraum gebaut wurde, wäre also wahrscheinlich eine Kugel. Dies etwas mit Einschränkungen, die durch die Raumschiffkomponenten auferlegt werden. Wenn Ihr Motor beispielsweise stark strahlt, möchten Sie einen gewissen Abstand zwischen ihm und dem Rest des Schiffes - was beispielsweise zu einem Schiff führen kann, das im Grunde aus zwei Kugeln mit langen Streben dazwischen besteht .

Wenn Ihr Raumschiff im Orbit gebaut wird, ist es auch möglich, dass es im Wesentlichen gebaut wird, indem Teile hinzugefügt werden, sobald diese Teile verfügbar sind. In diesem Fall würde das Raumschiff Teile an den Stellen hinzufügen, die zum Zeitpunkt des Hinzufügens dieser Teile zweckmäßig sind – was insgesamt zu einer etwas willkürlichen Form führt. Zum Beispiel die Internationale Raumstation. Bei diesem Ansatz besteht ein Problem darin, dass Ihr Schub auf den Schwerpunkt ausgerichtet werden muss, was schwierig wäre. Im Wesentlichen erwarte ich von niemandem, dass er vorschlägt, Motoren an der ISS zu befestigen, um ein Raumschiff zu bauen, aber es ist nicht völlig unplausibel – besonders wenn Sie künstliche Schwerkraft haben.

Die Not wird Raumschiffe formen. Wir werden natürlich mit großen Zylindern beginnen, die sich durch die Schwerkraft drehen, ich denke, dass das Zentrum der Dosen dort sein wird, wo das Kraftwerk / Antriebssystem sein wird.

Ich denke, das könnte auch dann so weitergehen, wenn wir Gravitationsfelder herausfinden, um Menschen an Deck zu halten. Teils aus Trägheit werden wir Erfahrung haben, Schiffe auf diese Weise zu bauen, und teils aus gutem Design. Die Vorderseite des Schiffes kann als „Trichter“ gestaltet werden, um dabei zu helfen, „Treibstoff“ zu sammeln, der in die Motoren eingespeist wird, wie bei einem Strahltriebwerk. Dies hätte einen zweifachen Vorteil. Es würde Treibstoff sammeln und helfen, den Rest des Schiffes zu schützen, indem es schädliche und gefährlich schnelle Materie von den Wohnräumen wegleitet. Kraftfelder würden als Trichter verwendet.

Wenn Sie die Motoren außerhalb des Körpers montieren, haben Sie viel kleinere Trichter, die Material führen, und müssen dennoch das gesamte Schiff vor Kollisionen schützen, möglicherweise müssen Sie die Materie viel weiter ablenken, um das gesamte Schiff zu schützen.

Es hängt davon ab, ob

Die Form eines Fahrzeugs hängt von einigen Dingen ab, der Größe und Form des Triebwerks/Motors, dem Zweck des Fahrzeugs und den ästhetischen Anforderungen/Geschmack des Kunden/Herstellers.

Kraftwerk

Die Form der Enterprise wird von den praktischen Formen ihres Triebwerks bestimmt. Die beiden Triebwerksgondeln werden benötigt, um genügend interstellaren Wasserstoff als Brennstoff zu sammeln. Auch im Star Trek-Universum haben die Klingonen und die Romulaner unterschiedliche Triebwerke, sodass sich ihre Schiffsdesigns erheblich von denen der Föderation unterscheiden. In jedem Raumschiff, das ich mir vorstellen kann, nimmt das Triebwerk / Antriebssystem einen erheblichen Teil des Schiffes ein.

Zweck des Fahrzeugs

Ein Frachtschiff wird eine drastisch andere Form haben als ein Vergnügungskreuzer. Ein Frachtschiff möchte das Innenvolumen für Fracht maximieren. Ein kleiner Vergnügungskreuzer wird sich mehr um Wirtschaftlichkeit und Geschwindigkeit kümmern. Schauen Sie sich die Vielfalt der Formen von Autos/LKWs auf den Straßen der Erde an. Sie haben je nach Bedarf radikal unterschiedliche Formen.

Ästhetische Anforderungen

Die Romulaner entwarfen ihre Schiffe um die Formen von Vögeln herum. Vielleicht will der Kunde wirklich alle Chromschiffe?

Der wichtigste Faktor für die Form eines Raumschiffs ist die verfügbare Technologie.

Sie könnten also einfach etwas Hübsches machen und dann die Technologie Ihrer Welt so gestalten, dass das ein gutes Design ist, wie es Star Trek getan hat.

Eine Vorhersage, die für fast alle Technologiegruppen gilt, ist die radiale Symmetrie. Wie ein Seestern oder ein Baum, ein Wolkenkratzer oder eine Kugel. Wir sind an Dinge gewöhnt, die sich mit bilateraler Symmetrie bewegen (wie Menschen, Katzen, Autos, Flugzeuge, die Enterprise), weil es zwei relevante Richtungen gibt, wohin Sie gehen und die Schwerkraft. Für Ihre Schiffe gibt es keine äußere Schwerkraft.

Abhängig davon, wie Ihre künstliche Schwerkraft funktioniert, ist "nach unten" wahrscheinlich die Richtung zu den Raketen, damit Sie während des Antriebs Energie bei der künstlichen Schwerkraft sparen können, oder nach unten könnte die Richtung sein, in die Sie gehen, damit Sie mehr als 1 g beschleunigen können und lassen die Passagiere nur 1 g erfahren. Wenn das Energiesparen und die Richtung keine Rolle spielen, dann könnte Down willkürlich sein.

Auch die Aerodynamik spielt keine Rolle, so dass harte Ecken und zerbrechliche Antennen, die zufällig heraushängen, akzeptabel wären, ebenso wie eine lange Reihe modular aussehender Teile, wie Sie sie in der Weltraum-Odyssee von 2001 sehen. Die einzigen physikalischen Einschränkungen für die Form bestehen darin, dass wichtige Systeme und die Besatzung vor Angriffen und Trümmern geschützt sein müssen und alles der Beschleunigung Ihrer Motoren standhalten muss.

Eine Sache, an die die Leute nicht denken, die für einige Technologie-Sets zutrifft, sind Heizkörper. Ihr Schiff wird viel Wärme erzeugen und es gibt keine Luft, um sie abzutransportieren. Abhängig von Ihrer Technologie haben viele Schiffe möglicherweise lange einziehbare leuchtende Flügel, um die Wärme abzustrahlen.

Es gibt auch viele gute Punkte in anderen Antworten, aber das ist alles, was ich weiß, was noch nicht gesagt wurde.

Würfel oder rechteckig

Die Form hängt von vielen Faktoren ab, daher werde ich einige Annahmen treffen.

1. Ich gehe davon aus, dass Sie eine künstliche Schwerkraft haben, sodass keine langen rotierenden Zylinder oder Donut-Formen erforderlich sind.
2. Ich gehe davon aus, dass die Form im Raum keinen Einfluss auf Geschwindigkeit oder Flugbahn hat.
3. Da es im Weltraum gebaut wird, gehe ich von einer Standardfertigung aus. Dies ist sehr wichtig, da einmalige Raumschiffe völlig unterschiedlich sein können.

Die effizienteste Art, große Objekte zu konstruieren, ist oft modular. Sie können viele Fabriken haben, die modulare Module erstellen, die zusammengekoppelt werden, um ein Raumschiff zu schaffen. Module werden wahrscheinlich in bestimmten Größen für eine einfache Montage rechteckig sein. Im Grunde würden Sie sie wie Frachtcontainer stapeln. Sie wären auch rechteckig, da flache Oberflächen, die Sie zusammenschrauben können, viel einfacher herzustellen sind als abgerundete Oberflächen. Das gilt für das Äußere, aber auch für alle Maschinen im Inneren. In der realen Welt werden die Dinge normalerweise nur aus Gründen der Funktion oder Ästhetik abgerundet. Aus ästhetischen Gründen sind die meisten Maschinen innen recht quadratisch.

Wenn Sie aus irgendeinem Grund eine Kugelform benötigen würden, würden Sie für weniger äußere Fläche im Vergleich zum Volumen wahrscheinlich nur die äußere Form kugelförmig machen, ähnlich wie abgerundete Bürogebäude.

Als letzte Bemerkung glaube ich, dass es für langsamere als leichte Kolonialschiffe am effizientesten wäre, Asteroiden auszuhöhlen (oder sie je nach gewünschter Größe zusammenzustopfen) und sie mit einer dicken Eisschicht zu bedecken, um sie vor interstellarer Strahlung zu schützen.

Wie andere schon gesagt haben, hängt es stark von der Funktion ab.

Für ein Kriegsschiff: Ein sphärisches Hex-Gitter

In jedem realistischen Raumkampf geht es darum, Ihren Feind zu treffen, bevor er Sie treffen kann. Das bedeutet, dass Sie Ihr Trefferprofil auf das absolute Minimum minimieren wollen, damit Sie unter sonst gleichen Bedingungen Treffern auf größere Entfernungen als Ihr Gegner zuverlässig ausweichen und sie kiten können, bis sie ausgeschaltet sind.

Mit Gitterschiffen können Sie einem Schuss ausweichen, indem Sie ihn durch Ihr Schiff passieren lassen, anstatt sich ganz aus dem Weg räumen zu müssen, sodass Sie nur kleine Kurskorrekturen benötigen, um einem Schuss auszuweichen. Der kugelförmige Teil ist, weil es bedeutet, dass Sie viele Treffer einstecken können, ohne dass Ihr Schiff bedeutende Teile verliert, und der Grund für die Hex-Formen ist, dass es gerade Linien aufbricht, was bedeutet, dass feindliche Schiffe ihre Feuerlösungen nicht auf eine einzige Dimension von Vermutungen reduzieren können.

Diese Antwort auf eine ähnliche Frage geht näher darauf ein. https://worldbuilding.stackexchange.com/a/152967/57832

Für ein Kriegsschiff, bei dem die Systemanforderungen kein Gitter zulassen: ein Flachschiff

Flachschiffe haben alle die gleichen Vorteile wie das sphärische Hex-Gitter, jedoch in viel geringerem Maße. Flache Konstruktionen wie fliegende Untertassen können durch Auf- und Abwärtsbewegungen kleinere Kurskorrekturen zum Ausweichen verwenden. Sie ermöglichen auch eine anständige Verteilung von Systemen, ohne einen Angriffsvektor zu haben, der es Ihnen leicht macht, alle Ihre Hauptsysteme auf einmal zu halbieren oder zu durchdringen.

Es ist eigentlich lustig, dass die Enterprise als so schlecht in Form bezeichnet wird, da viele Föderationsschiffe in diese Klasse von Flachschiffen fallen würden. Die Enterprise NX-01, die Steam Runner-Klasse, die Akira-Klasse und die Defiant-Klasse sind alles ziemlich anständige Entwürfe für Kriegsschiffe, insbesondere im Zusammenhang mit den technischen Einschränkungen der Föderation, wie Gene Roddenberry die Funktionsweise von Föderations-Warp-Antrieben beschrieb.

Für ein schnelles Schiff: Eine Zigarre

Wenn Ihre Schiffe beim Beschleunigen Trägheit oder Reibung durch die wenn auch dünne Atmosphäre im Weltraum erfahren, ist es am wichtigsten, Ihren Rumpf gegen Stress im Vektor Ihrer Beschleunigung zu optimieren, was am besten mit einem langen, schmalen Schiff geschieht. Diese minimieren auch das Profil, ähnlich wie bei den beiden vorherigen Schiffen, aber ein einziger Breitseitentreffer wird Sie eher in zwei Teile schneiden oder ein einziger Nasenschuss könnte Sie vom Bug bis zum Heck durchdringen und Ihr gesamtes Schiff zerstören. Sie sind also nicht ganz so gut für ein militärisches Design.

Für einen Frachter: Eine zugängliche modulare Zigarre

Zigarre aus den gleichen Gründen wie ein schnelles Schiff, aber die Optimierung der Liegezeit ist auch ein großer Aspekt der Logistik. Moderne Frachtunternehmen lösen dieses Problem mit dem Einsatz von Frachtcontainerschiffen. Die Fabrik belädt den Container, der Container wird in einem leicht zugänglichen Herrenhaus auf dem Schiff platziert, dann werden die Container entladen, damit sie auf Lastwagen verladen werden können, um zu ihrem Bestimmungsort zu gelangen. Das Einsparen einer einzigen Sekunde beim Be- oder Entladen einer Tonne Fracht kann Tage im Wert von Hafenzeit auf einem größeren Frachter einsparen und die Gewinnmargen um einen großen Prozentsatz senken. Der Schlüssel hier ist, dass Ihre Frachtcontainer von der Außenseite Ihres Schiffes gut zugänglich sein müssen, um den Zeit- und Arbeitsaufwand für das Be- und Entladen zu minimieren.

Für ein billiges Schiff: Eine solide Kugel

Eine solide Kugel minimiert die Menge an Materialien, die für die Herstellung eines strukturell soliden Rumpfes aufgewendet werden; Sie zahlen also nur noch für die dünneren Innenwände und die erforderlichen Systeme. Dies ist das schlechteste Designprofil für ein Kriegsschiff, da es Sie von allen Seiten leicht treffen lässt und gleichzeitig viele Möglichkeiten bietet, lebenswichtige Systeme mit nahezu jedem Projektilschadensprofil zu treffen. Dinge wie Kolonieschiffe, Bergbauschiffe, Einwegboote usw. könnten dieses Design jedoch häufig verwenden.

Wie @BartekChom sagte, können Sie jede Form haben. Genauer gesagt, im Weltraum kann man davon ausgehen, dass es keine Reibung gibt, sodass ein Würfel so "aerodynamisch" wäre wie ein Schiff in Form einer Rakete.

Wenn Ihr Schiff ein Generationenschiff ist (das lange genug durch den Weltraum reist, dass die Menschen ihr ganzes Leben darauf verbringen), dann möchten Sie vielleicht ein Schiff, das eine große Kugel mit verschiedenen Ebenen für die erforderlichen Funktionen ist.

Außerdem müssen Sie überlegen, wie das Schiff mit Bedrohungen umgeht, ob sie aus der Umgebung oder von anderen Schiffen stammen. Wird es ein Kraftfeld haben? Kann die Feldform manipuliert werden?

Die letzte Überlegung ist Kraftstoff / Antrieb. Verwendet es Unobtanium, um sich zu bewegen, oder muss es den Treibstoff sammeln, während es geht. Der Motor ist auch wichtig, muss er abgeschirmt werden, hat er eine bestimmte Form wie ein Sonnensegel?

Angesichts Ihres Aufbaus, vor allem des Teils, zu keinem Zeitpunkt in eine Atmosphäre einzudringen, und dass sie im Weltraum gebaut wurde, denke ich, dass eine Konstruktion, die wie die ISS mit den angebrachten Triebwerksgondeln des Unternehmens aussieht, ein sehr wahrscheinliches Ergebnis ist.

Die grundlegende Einrichtung der ISS, bei der alle eingebauten (mehr oder weniger unabhängigen) Module umeinander angeordnet sind, erleichtert den Bau, da Sie einzelne Module so ziemlich überall an den Cluster andocken können, wo immer es bequem ist, und im Falle eines Hüllenbruchs Sie verlieren nur ein einziges Modul (bis es repariert oder ersetzt wird).

Die Motorgondeln im Enterprise-Stil erscheinen mir wahrscheinlich, weil ich davon ausgehe, dass sie entweder radioaktiv oder sehr heiß sind oder starke EM-Felder haben und ein Risiko für Brände, Explosionen oder ähnliches haben, so dass Sie die Möglichkeit mögen könnten sie bei Bedarf leicht loszuwerden.

Insgesamt erhalten Sie also einen ziemlich hässlichen Cluster, der von einer beliebigen Anzahl sehr, sehr großer Engines angetrieben wird.