Wie hält man eine Maschine Jahrtausende lang am Laufen?

Wie würde ich eine komplexe Maschine oder einen Satz von Maschinen zukunftssicher machen, damit sie auch in 2000-3000 Jahren noch laufen? Ist dies mit unserem derzeitigen technischen Stand möglich und wir tun es einfach nicht, weil es nicht praktikabel / wirtschaftlich ist, oder ist dies nur reines Wunschdenken? Was ist mit einer Maschine, die in zweihundert Jahren mit allerlei ausgefallener Zukunftswissenschaft gebaut wurde?

Bearbeiten Sie den Kommentar unten: Ich möchte einen Kryo-Pod auf einem verlassenen Raumschiff halten, der Tausende von Jahren a la Fry von Futurama läuft. Ich schätze, ich könnte das Schiff mit Wartungsdrohnen und 3D-Druckern ausstatten...

Sind Sie mit den verschiedenen technischen Problemen der „Clock of the Long Now“ en.wikipedia.org/wiki/Clock_of_the_Long_Now vertraut, da es sich um eine ähnliche Zeitspanne wie Ihre Frage handelt.
Wird die Maschine während dieser Zeit aktiv gewartet?
Hängt davon ab, wie intensiv es benutzt wird.
Soll es 3000 Jahre ununterbrochen "laufen" oder soll es abgeschaltet, irgendwo belassen und dann nach 3000 Jahren betreibbar sein?
Entropie wird es auch in der Zukunft geben. Wir müssen noch ein Rad herstellen, das 1000 Jahre hält, und wir stellen sie schon seit langem her.
In einem Heinlein-Roman über ein Generationenschiff beschrieb er Brückensteuerungen, die keine beweglichen Teile hatten: keine mechanischen Knöpfe, aber der Oerator verdeckte ein Licht.
Was ist Ihre Definition von "komplex"? Es gibt keine Möglichkeit, ein Smartphone herzustellen, das dies leisten könnte (die Diffusion von Dotierstoffen in Silizium würde es bis dahin unbrauchbar machen), aber es ist trivial, einen Hebel oder eine Riemenscheibe herzustellen, die so lange halten könnten. Ich nehme an, Ihre Zielkomplexität liegt irgendwo zwischen diesen Extremen.

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Die kurze Antwort: Ich halte es mit der heutigen Technologie für sehr unwahrscheinlich. Aber es gibt zwei Möglichkeiten, die Frage zu interpretieren. Meinen Sie eine Maschine, die heute eingemottet und in 3000 Jahren wieder zum Laufen gebracht werden kann? Oder eine Maschine, die bei regelmäßiger Wartung 3000 Jahre in Betrieb bleiben kann?

Eine eingemottete Maschine befindet sich in einem anderen Zustand, als für den sie konstruiert wurde. Zwischen den beweglichen Teilen läuft Schmiermittel aus. Es finden langsame chemische Veränderungen statt. Oldtimer-Enthusiasten finden hin und wieder ein Auto, das vor Jahrzehnten in einer Scheune oder ähnlichem stehen gelassen wurde. Obwohl es vor Witterungseinflüssen geschützt ist, wird es viel Arbeit brauchen, um es wieder fahrbereit zu machen. Die Batterie wird offensichtlich leer sein. Eine Blei-Säure-Batterie entlädt sich in weniger als einem Jahr und sulfatiert dann, sodass sie nicht wieder aufgeladen werden kann. Die Gummiteile (Reifen, Riemen, Wischer) sind verrottet. Gummi zersetzt sich an der Luft. Im Allgemeinen gilt es innerhalb eines Jahrzehnts nicht mehr als sicher und ist innerhalb von drei Jahren nicht mehr gummiartig, sondern hart und spröde. Weniger offensichtlich werden die Lager nicht nur nicht mehr geschmiert, sondern sie könnten sich auch festgefressen haben. Eine langsame Chemie kann dazu führen, dass sich berührende Metalle miteinander verschweißen oder Schmiermittel oxidieren und zu Klebstoffen polymerisieren. Der Motor muss sorgfältig zerlegt, gereinigt und wieder zusammengebaut werden, wobei einige Ersatzteile ausgetauscht werden müssen.

Dies nach fünfzig Jahren. Wird es nach 200 noch möglich sein, eine Blei-Säure-Batterie zu bekommen? Oder das streng spezifizierte vollsynthetische Öl, das die meisten modernen Autos benötigen? Oder ein passendes Kegelrollenradlager? Oder sogar das Benzin, um es zum Laufen zu bringen? Bis dahin erwarten wir, dass der Verbrennungsmotor eher kuriose Geschichte sein wird und alles mit erneuerbarem Strom läuft. (Das, oder die Gesellschaft ist aufgrund der globalen Erwärmung und der Umweltzerstörung auf das mittelalterliche Niveau oder schlimmer zurückgefallen, und das alte Auto wird zu einer Pflugschar oder so etwas geschlagen).

Nach dreitausend Jahren? Tut mir leid, ich denke, bis dahin werden alle außer den einfachsten mechanischen Geräten über den Punkt der Restaurierung hinaus funktionsunfähig geworden sein. Jedes Interesse wird archäologischer Natur sein oder, wenn die Gesellschaft zusammengebrochen ist, möglicherweise die Inspiration für einen Ingenieur, der herausfinden kann, wozu der alte Haufen gut war, und dann etwas Neues bauen kann.

(Ich gehe davon aus, dass es in einer sehr stabilen und trockenen Umgebung aufbewahrt wurde. Wenn es in einer feuchten Umgebung aus Eisen besteht, ist es möglicherweise eher ein Rosthaufen als ein erkennbarer Mechanismus!)

Was ist nun mit einem kontinuierlich gewarteten Mechanismus? Ich glaube, dass die ältesten kontinuierlich arbeitenden Geräte der Welt Uhren und Windmühlen sind. Es wird angenommen, dass sich die älteste Uhr in der Kathedrale von Salisbury aus dem Jahr 1384 befindet. Es besteht eine gewisse Unsicherheit darin, dass Aufzeichnungen aus dieser Zeit nicht gut sind und sich das Design von Kirchenuhren zumindest im nächsten Jahrhundert nicht wesentlich geändert hat. Aber wenn es nicht dieser ist, gibt es viele andere Kandidaten aus dem 15. Jahrhundert. Mindestens einer wird ein Original sein. Die astronomische Uhr in Prag wurde nachweislich im Jahr 1420 gebaut. (Sie wurde im 2. Weltkrieg schwer beschädigt und restauriert ... ist sie noch das Original)?

Im Iran gibt es einige noch in Betrieb befindliche Windmühlen, die sich in Gebäuden befinden, die wahrscheinlich im 6. Jahrhundert errichtet wurden. Die einfachen Mechanismen sind aus Holz, Leder und dergleichen gebaut. Es scheint höchst unwahrscheinlich, dass Teile aus diesen Materialien, die täglich verwendet werden, 1500 Jahre alt sein können. Ab wann ist eine regelmäßig gewartete Maschine also nicht mehr original? Wann wird das Design geändert? Wann wird das letzte Originalteil getauscht? Später?

(Auf atomarer Ebene ist mit ziemlicher Sicherheit überhaupt nichts in Ihnen , was bei Ihrer Geburt vorhanden war. Die meisten Atome lebenden Gewebes werden innerhalb von sechs Wochen ersetzt. Aber wir bleiben dieselben Menschen).

Viele Mechanismen halten ein Jahrhundert (ohne größeren Ersatz) und funktionieren einwandfrei, wenn sie verschrottet werden. Sie sind obsolet geworden. In den 1850er Jahren wurden viele Dampflokomotiven gebaut, die in den 1950er Jahren im Einsatz waren. Dann kamen Diesel und Elektrifizierung. Einige arbeiten noch, dank der Eisenbahnerhaltungsvereine. Sie sind einfach nicht mehr die tragenden Säulen der Transportindustrie. Wie viele Jahrhunderte wird noch jemand daran interessiert sein, eine Dampfmaschine in betriebsfähigem Zustand zu halten? Dito, eine Windmühle?

Und schließlich ist das Leben der Gesellschaft zu berücksichtigen. 3000 Jahre sind eine lange Zeit. Nur wenige menschliche Gesellschaften haben so lange überdauert. Keine, ohne massive gesellschaftliche Umwälzungen mit erheblichen Zerstörungen. Der Klimawandel findet auf einer kürzeren Zeitskala statt.

Es ist gut möglich, dass eine Uhr bei gelegentlicher Wartung 3000 Jahre überlebt. Es ist etwas, das seit dem 14. Jahrhundert gut genug war und gut genug bleiben wird, solange die Menschen Affen mit großem Gehirn bleiben. Eine Uhr bewegt sich und nutzt sich langsam ab, und eine alte Uhr braucht keine Technologie, die höher als die des Mittelalters ist, um sie zu warten. Aber wird die Kirche oder ein anderes Gebäude, zu dem sie gehört, so lange halten? Die Vorzeichen sind nicht gut. Das Pantheon in Rom ist wahrscheinlich das älteste Gebäude, das kontinuierlich unterhalten und genutzt wird, und es ist etwa 2000 Jahre alt. Erdbeben, Brände und Kriege werden weiterhin ihren Tribut fordern.

Aus diesem Grund denke ich nicht, dass es einen großen Unterschied machen wird, wenn wir (sagen wir) Uhrenkomponenten entwickeln können, die dreitausend Jahre lang verwendet werden können, ohne dass sie ersetzt werden müssen. Was rund um die Uhr läuft, hält die Distanz nicht aus. An vielen Stellen nicht einmal die Geologie. Was vom römischen London übrig geblieben ist, befindet sich jetzt drei bis sechs Meter unter der Erde.

Maschinen können im Allgemeinen unbegrenzt arbeiten, vorausgesetzt die richtige Wartung, die direkt in die Systeme eingebaut werden kann, um sich selbst zu warten. Was mehr oder weniger nur eine Frage der Bereitstellung einer Art Öl und einer Stromquelle ist, die so lange hält, wie niemand da ist, um sie nachzufüllen.

Maschinen gehen kaputt, weil sie so konstruiert sind, dass sie heute kaputt gehen oder weil sie nicht mehr gewartet werden. Solange Sie sie also nicht so konstruieren, dass sie kaputt gehen, werden sie nicht kaputt gehen, solange sie auf irgendeine Weise gewartet werden.

Erstellen Sie eine sich selbst replizierende Maschine.

Einfach ausgedrückt, enthält die Maschine einen vollständigen Satz von Anweisungen für ihre eigene Erstellung und die Mittel, um sie zu erstellen. Stellen Sie sich einen 3D-Drucker vor, der einen 3D-Drucker druckt und sich dann selbst zusammenbaut. So baut sich die Maschine im Laufe der Zeit von selbst wieder auf und kein einzelnes Teil läuft Gefahr, sich mit der Zeit zu verschlechtern. Dies schützt die Maschine jedoch nicht vor äußeren Ereignissen wie Erdbeben oder Asteroideneinschlägen.

Ich würde das eine neue Lebensform nennen, nicht eine Maschine, wie wir sie kennen.
Sie brauchen zwei Maschinen, damit sie sich gegenseitig reparieren können.

Teile, Kraftstoff, Leistung.
Wie schwierig/teuer ist es, genügend Ersatzteile herzustellen? Wenn es sich bewegt, verschleißt es; Sie müssen sicherstellen, dass alle erforderlichen Teile verfügbar sind.
Worauf läuft es? Können Sie für all die Jahre eine ausreichende Versorgung mit Kraftstoff garantieren oder einen akzeptablen Ersatz, der es nicht erforderlich macht, die gesamte Maschine umzubauen? Oder günstiger neu kaufen?
Was produziert es? Wie wertvoll ist der Output? Jetzt? In 100 Jahren? In 1000 Jahren?
Maschinen werden nicht durch neuere Technologien ersetzt; Sie werden ersetzt, wenn ihre Wartung zu teuer ist oder wenn das, was sie produzieren, nicht mehr nachgefragt wird. Wirtschaft, nicht Technik, bestimmt den Lebenszyklus von Investitionsgütern.
Aus philosophischer Sicht haben Sie, wenn Sie weiterhin Teile ersetzen, letztendlich die gesamte Maschine ersetzt. Zählt das als Neumaschine? Wie wäre es, wenn Sie erst 60 % der Teile ausgetauscht haben? 51 %?

Bearbeiten: Für ein Kryosystem benötigen Sie Kühlmittel, Kompressoren, eine Stromversorgung und Sensoren, ganz oben auf meinem Kopf.
Ein verlassenes Raumschiff würde es schwierig machen, frische Vorräte zu beschaffen, also müssten Sie in der Lage sein, alles zu recyceln. Durch die Verwendung von flüssigem Kühlmittel können Sie Kompressoren vermeiden und das Kühlmittel leichter zurückgewinnen. Sie müssten ein Mittel haben, um gefertigte Teile für Ihre 3D-Drucker wieder in „Tinte“ zu zerlegen. Ihre Drucker und Roboter selbst fügen eine weitere Ebene der Komplexität hinzu, da auch sie gewartet werden müssen. Wenn Sie die Verluste jedes Mal hinzufügen, wenn ein Artikel zerlegt und neu hergestellt wird, benötigen Sie einen Vorrat an Materialien zur Hand, und Sie müssen sicherstellen, dass diese nicht korrodieren oder austrocknen.
Am wichtigsten ist, dass Sie eine Stromversorgung benötigen, die all diese Funktionen unterstützt und Ihre Wartungsbots und Drucker sowie Lebenserhaltungssysteme versorgt, falls das Kryosystem ausfällt. Im Weltraum ist es am einfachsten, Sonnenkollektoren in der Nähe eines Sterns zu verwenden, aber das erfordert Wartung, Herstellung und Austausch.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es möglich ist, ein solches System mit mehreren Redundanzschichten selbst mit der gegenwärtigen Technologie zu überkonstruieren. Die Kosten werden astronomisch sein, wie sie sollten, Platz und alles, aber es ist machbar. In der Praxis gewinnt immer die Entropie. Wenn etwas passiert, an das Sie nicht gedacht haben, wird Ihr System versagen. Um Ihre Chancen zu verbessern, müssten Sie einige Einschränkungen beseitigen, z. B. haben Sie bei kalten Fusionsreaktoren keine Energiebeschränkungen, sodass Sie Ihre Reparaturbots verwenden können, um nahe gelegene Asteroiden nach Rohstoffen abzubauen.

Ich möchte einen Kryo-Pod auf einem verlassenen Raumschiff halten, der Tausende von Jahren à la Fry von Futurama läuft. Ich schätze, ich könnte das Schiff mit Wartungsdrohnen und 3D-Druckern ausstatten ...
@Z.Schroeder: Ihre Spezifikationen zur ursprünglichen Frage hinzugefügt; Antwort oben bearbeitet.