Welche Konstruktionsüberlegungen gäbe es für ein Raumschiff, das bioregenerative Low-Tech-Lebenserhaltungs- und Antriebssysteme verwendet?

Das Problem ist Ihre Energiequelle

Wenn es sich um eine langfristige Mission handelt, ohne Strom und daher ohne Energiequelle, brauchen wir Energie, um Pflanzen anzubauen und unsere Crew mit begrenzten oder gar keinen Fähigkeiten zu ernähren - wir müssten dafür Energie aus der Sonne gewinnen.

Klingt dann nach einer „Biosphäre“ – also einem treibenden Gewächshaus. Pflanzen können dann Photosynthese betreiben und Energie aus der Sonne gewinnen, indem sie Nährstoffe für den Verbrauch umwandeln. Sogar Ihre Bakterienkulturen benötigen irgendeine Form von Energiezufuhr, um im Inneren ein sich selbst erhaltendes Ökosystem zu schaffen.

Obwohl Ihr Schiff ziemlich groß wäre, um nur 4 Besatzungsmitglieder zu versorgen. Ohne künstliche Energiequelle und ohne elektrische Aktivität an Bord benötigen Sie eine große Oberfläche, um genügend Ressourcen und Sauerstoff für die Besatzung bereitzustellen. Denken Sie zum Beispiel auf der Erde daran, dass der durchschnittliche Bürger einen ökologischen Fußabdruck von 1,7 Hektar hat, und das nur zum Leben, ganz zu schweigen von der Erfüllung der Mission Ihres Schiffes.

Der andere zu berücksichtigende Teil ist der Antrieb – wie man das Raumschiff bewegt. Der einzige Weg, der mir ohne Treibmittel einfällt, sind Sonnensegel , aber das ist ziemlich begrenzt und ziemlich langsam - besonders für die große Masse Ihres Schiffes. Dies kann die Mission einschränken, die Sie erfüllen können.

Auch Strahlung, wir müssen Ihre Crew vor Strahlung schützen, wenn sie längere Zeit außer Haus ist. Auch hier ist der einzige Low-Tech-Weg, der mir einfällt, die Verwendung von Masse - vielleicht könnte Ihr Wasser dies erreichen, um genügend Schutz für die Besatzung zu erhalten, je nachdem, wie lange Sie dort draußen sind.

1. Kristallszintillatoren.

Das sind Kristalle, die sichtbares Licht emittieren, wenn sie von Gammastrahlung getroffen werden (es gibt Varianten, die auch Licht emittieren, wenn sie von Neutronenstrahlung getroffen werden). Sie können radioaktive Isotope an Bord haben, um Strahlung zu erzeugen, und Kristalle, um die Strahlung in Licht umzuwandeln, das Ihre photosynthetischen Bakterienkolonien fressen können.

Dies ist aktuelle Technologie oder Technologie der nahen Zukunft.

2: Sonnensegel mit erzeugtem Licht.

Dies betrifft nicht Ihre Bakterienkolonien. Es ist ein Schema für einen rückwirkungsfreien Antrieb , damit Sie keine Masse hinter sich werfen müssen.

• Dein Schiff hat ein leichtes Segel. Aber du bist in der großen Dunkelheit.
• Hinter Ihrem Sonnensegel erzeugen Sie Licht mit Vakuumenergie .

https://www.scientificamerican.com/article/something-from-nothing-vacuum-can-yield-flashes-of-light/

Die Lichtgeschwindigkeit in einem Vakuum ist gemäß Einsteins Relativitätstheorie konstant, aber seine Geschwindigkeit, die durch ein beliebiges Material geht, hängt von einer Eigenschaft dieser Substanz ab, die als Brechungsindex bekannt ist. Durch Variation des Brechungsindex eines Materials können Forscher die Geschwindigkeit beeinflussen, mit der sich sowohl reale als auch virtuelle Photonen darin bewegen. Laut Lähteenmäki kann man sich dieses System ähnlich wie einen Spiegel vorstellen, und wenn sich seine Dicke schnell genug ändert, können virtuelle Photonen, die davon reflektiert werden, genug Energie aus dem Aufprall erhalten, um sich in echte Photonen zu verwandeln. „Stellen Sie sich vor, Sie bleiben in einem sehr dunklen Raum und plötzlich ändert sich der Brechungsindex des Lichts [des Raums]“, sagt Lähteenmäki. "Der Raum wird anfangen zu glühen."

Ihr Generator verändert ständig den Brechungsindex seiner Erzeugungskammer und erzeugt dadurch Photonen. Diejenigen, die hinter dem Schiff wegströmen, werden es vorantreiben. Diejenigen, die vorwärts strömen, treiben es rückwärts an, bis sie das Sonnensegel treffen, was einen neutralen Nettoantrieb von den vorwärts strömenden ergibt.

Downvoter - Finger weg! Dies ist kein Etwas-für-Nichts-Schema. Wie im verlinkten Artikel erwähnt, stammt die Energie zur Erzeugung dieser Photonen aus der Leere aus der Energie, die zugeführt wird, um den Brechungsindex der Lichterzeugungskammer zu ändern, und Sie setzen mehr Energie ein, als Sie herausbekommen. Aber Sie können Ihre Kammer durch einen Zyklus von Brechungsänderungen laufen lassen und verlieren keine Masse von Ihrem Heck.

Vakuum, schmacuum, du darfst spotten. Was ist mit Nr. 1 – Kristallszintillatoren? Können wir die nicht einfach für das Lichtsegel verwenden? Wir haben sie alle schön hell für die Bakterienkolonien? Hm, ja. Nun, wir wollen sie alle verwenden, um Keime zu züchten, wissen Sie.

Nun, was ist mit der Verwendung dieser protzigen Lichterzeugungskammer, um die Algen zu züchten? Photonen sind Photonen, und dieses Gerät ist viel leichter als das Thorium, das wir herumschleppen. Ach, wahr, wahr. Die Techniker und die Bakterienkolonien reden nicht viel miteinander, wissen Sie.

Sterling-Motoren

Das Schiff enthielt einst in seinem lodernden Herzen einen massiven Reaktor, der wie ein brennender Stern loderte. Das Wissen und die Fähigkeit, es bei vollem Licht zu betreiben und zu warten, ist längst verblasst und jetzt glimmt es nur noch auf niedrigster Leerlaufstufe. Aber auch so produziert es immer noch eine ordentliche Menge an Wärme. Daran wurden Stirling-Motoren angeschlossen (die es seit dem 19. Jahrhundert gibt). Die erwärmte Seite eines Zylinders bewirkt, dass sich Luft ausdehnt und einen Kolben antreibt, der die Luft auf der unbeheizten Seite komprimiert und heißer macht, was dann den Kolben zurücktreibt. Dies dreht eine Kurbelwelle, und solange das Gleichgewicht zwischen der nicht erhitzten und der erhitzten Seite aufrechterhalten wird, treibt der Kolben seine Kurbelwelle weiter an. Sie erzeugen Strom, aber auf niedrigem Niveau, auf dem Niveau der Stromerzeugung von 1800.