In der Mass Effect-Serie haben die Quarianer eine Bevölkerung von 17 Millionen Menschen und sie beziehen ihre gesamte Nahrung von 3 riesigen „Lebensschiffen“. Ich runde das auf 5 Millionen Menschen ab, die von einem einzigen Farmschiff unterstützt werden. Angenommen, das Schiff ist nur für den Anbau von Feldfrüchten bestimmt, wie groß müsste das Schiff in Bezug auf die verfügbare Fläche sein, um diese Bevölkerung zu ernähren?
Alle derzeit erfundenen landwirtschaftlichen Techniken zur Platzeinsparung sind akzeptabel.
Die traditionelle Landwirtschaft erfordert ungefähr einen Hektar pro Person (ähnlich wie die Berechnungen von E404), daher können wir dies als Obergrenze annehmen. Natürlich können Sie weitaus weniger effiziente Methoden verwenden und benötigen noch mehr Platz und Energie, aber in diesem Fall versuchen wir tatsächlich, unseren Aufwand zu minimieren.
Verschiedene Formen intensiverer Landwirtschaft sind möglich. Mit Multi-Crop- und Gartenbautechniken könnten Sie das benötigte Land wahrscheinlich halbieren. Im Zweiten Weltkrieg wurden die Stadtbewohner aufgefordert, „Victory Gardens“ anzubauen, um ihre Ernährung zu ergänzen und landwirtschaftliche Erträge für die Kriegsanstrengungen freizusetzen, und Sie können einen sehr erfolgreichen Victory Garden in einem typischen Vorstadthinterhof oder sogar auf einem Balkon anbauen.
Hydroponik und verwandte Techniken wie Aquaponik sind sogar noch platzsparender, mit empfohlenen Erträgen von bis zu 200 % mehr als vergleichbare landwirtschaftliche Praktiken. Aeroponik, bei der die Wurzeln mit einem Nebel aus nährstoffreichem Wasser besprüht werden, anstatt die Wurzeln einfach in Wasser zu tauchen, wird manchmal als doppelt so effizient wie Hydroponik beworben. Das bedeutet, dass Sie auf derselben Fläche theoretisch 4-mal so viel wachsen können (oder alternativ 1/4 der Fläche pro Person benötigen).
Noch mehr Einsparungen können erzielt werden, indem auf Algen umgestellt wird, die eine viel effizientere Kultur sind und keine Energie für die Produktion von Stängeln, Zellulose oder anderen unverdaulichen Stoffen verwenden. Die extremste Zahl ist, dass ein einzelner Mensch durch Algenkultur mit nur 6 Litern Wasser pro Tag ernährt werden kann, sodass ein ziemlich kleiner Kanister mit Algenlösung, der dem Sonnenlicht ausgesetzt wird, alles ist, was man braucht.
Weitere Informationen und Zahlen finden Sie auf der allseits praktischen Website von Atomic Rockets, insbesondere hier: http://www.projectrho.com/public_html/rocket/lifesupport.php#id--Closed_Ecological_Systems--Growing_Plants--Algaculture
Laut dieser Frage zu Gardening SE sind für vier Personen auf dem Mars mindestens etwa 0,02 ha erforderlich.
Das sind 50 Quadratmeter pro Person auf einer eingezäunten Farm im Weltraum.
Für 5 Millionen:
50 * 5 000 000 = 250 000 000 Quadratmeter = 250 Quadratkilometer
Man geht davon aus, dass jeder zusätzliche Raum im Schiff unter dem Landwirtschaftsdeck für Wasserspeicher, Mannschaftsunterkünfte, Ausrüstung usw. verwendet würde.
Künstliches Licht könnte es auch ermöglichen, mehrere Schichten übereinander zu platzieren und die benötigte Fläche durch die Anzahl der verwendeten Schichten zu teilen (vorausgesetzt, man hat eine Art leistungsstarke Stromquelle an Bord des Schiffes).
Die Landfläche der Erde beträgt etwa 57.500.000 Quadratmeilen . Davon entfallen etwa 26 % auf die Weide und 11 % auf die Landwirtschaft . Ich nehme an, Sie möchten nur die 11% berücksichtigen.
Diese 11 % dienen den 7.300.000.000 Menschen der Erde . Die durchschnittliche Bevölkerung eines Landes beträgt sehr grob 35.000.000 Menschen .
Basierend auf diesen Verhältnissen würden Sie 30.325 Quadratmeilen pro 35.000.000 Einwohner benötigen. Oder 4.332 Quadratmeilen für 5.000.000 Menschen.
Unter der Annahme, dass Sie die gesamte Bandbreite an platzsparenden Techniken wie Hydroponik und allem anderen anwenden, könnten Sie diese möglicherweise um 80 % auf 866 Quadratmeilen reduzieren.
Platz zum Wachsen ist hier kein großes Problem, wenn wir über 5kk-Leute sprechen.
Die Wärmeableitung im Weltraum ist hier ein größeres Problem.
Es braucht etwas um 10kW Pflanzenspektrum Licht 24.7.365, Platz 50-100 qm, Volumen 100-200 Kubikmeter pro Person. Kein Super-Duper-Essen für jemanden, irgendwie minimale Umgebung.
Der Prozess ist nicht sehr effizient und benötigt wahrscheinlich mehr Energie.
Um 10 kW Wärme bei 300 K vom Schiffsrumpf abzuführen, benötigt man etwa 20 Quadratmeter.
Für 5'000'000 Menschen müssen es 100kk m 2 Rumpffläche sein , wo Wärme abgeführt wird.
Wenn sie gute Energiequellen haben, wie thermonukleare Reaktoren oder ähnliches, können sie das Innenvolumen effizienter kühlen. 600K, 2-mal höher ist die Temperatur der Schale, 4-mal weniger Radius oder Kante des Würfels, um die gleiche Menge an Wärmeenergie abzustrahlen. Es kann eine gute Idee sein, den Reaktor außerhalb des Schiffes zu platzieren, damit er bei einer höheren Temperatur arbeiten kann.
Das Verhältnis des Innenvolumens zur Oberfläche kann beliebig sein, indem eine der Achsen skaliert oder die Form geändert wird, wie ein Bleistift-Zylinder.
Pflanzen brauchen keine Schwerkraft, um zu wachsen, nicht sicher bei allen, aber bei denen, die im Weltraum getestet wurden. (Ich weiß nicht, ist es wichtig für Bäume, Obstbäume oder nicht - vielleicht nicht oder nicht so sehr)
Für 17 Millionen Menschen ist die Schiffsgröße mal größer, und das Volumen wird sein Zeit mehr pro Person.
Wie Sie vielleicht sehen, ist das Volumen oder die Innenfläche umso weniger problematisch, je größer das Schiff ist.
Bert Haddad
Max Mustermann