Wie wäre das Wetter in einem O'Neill-Zylinder mit Fenstern?

Ich habe einen O'Neill-Zylinder, der praktisch identisch mit dem ursprünglichen Design von Gerard O'Neill ist, nur etwas vergrößert, um mehr Oberfläche zu ermöglichen. Der Zylinder ist in 6 Abschnitte, 3 Fenster und 3 "Täler", lange Abschnitte bewohnbarer Fläche, unterteilt. Spiegel reflektieren das Sonnenlicht in den Lebensraum, sodass jedes Fenster direkt ein Tal beleuchtet. Die Spiegel drehen sich, um einen Tag-Nacht-Zyklus zu simulieren, der ungefähr dem der Erde entspricht. Die Mittelachse erfährt keine Schwerkraft und der atmosphärische Druck beträgt dort ungefähr 0,8 atm.

Der Zylinder soll langfristig ein möglichst autarkes Ökosystem mit großen Wäldern und Gewässern in den Tälern werden. Meine Idee für den Moment ist, dass die Ränder der Täler im Wesentlichen hohe Bergketten von etwa 8 km Höhe sind, um zu verhindern, dass die Biomasse in den Tälern in die Fenster "verschüttet" wird (ich nahm nur an, dass dies ohne eine Art von Barriere). Die allgemeine Art der Umgebung, die ich anstrebe, ist die eines tropischen Regenwaldes, ähnlich dem Amazonas, also hohe Temperaturen, hohe Luftfeuchtigkeit und keine saisonalen Schwankungen (da der Zylinder keine Neigung wie die Erde hat, müsste das sowieso simuliert werden ).

Also im Grunde kratze ich mich am Kopf und versuche herauszufinden, wie das Klima funktionieren würde. Ich bin mir ziemlich sicher, dass die abwechselnde Anordnung von Land und Fenstern sowie das Null-G-Zentrum mit etwas geringerem Druck zumindest einige Konsequenzen haben würden, aber ich kenne nicht annähernd genug Physik oder Meteorologie, um das herauszufinden. Würde es auf die Fenster regnen? Würde das den Wasserkreislauf oder die Beleuchtung stören? Wie würde die Luft zirkulieren? Dies sind alles kleinere Fragen, die ich hatte, die sich auf das allgemeine Problem beziehen.

Ich verstehe auch, dass es keine Möglichkeit gibt, dies mit Gewissheit zu beantworten, da niemand dieses Ding jemals gebaut hat, um es zu testen – alles, was ich brauche, sind einige zu berücksichtigende Punkte und mögliche Lösungen für Probleme, die sich aus einer solchen Konfiguration ergeben könnten.

Außerdem möchte ich so wenig künstliche Klimatisierung wie möglich. Wenn die Dinge anders sind als auf der Erde, aber das Leben im Inneren nicht zum Scheitern bringen würden, dann ist es eigentlich eine gute Sache – ich mag ein bisschen Einzigartigkeit oder Verrücktheit, solange es harmlos ist.

Ich habe diese Seite und andere nach einer Art Anleitung durchsucht, aber es scheint, dass der Fensterzylinder wirklich aus der Mode gekommen ist, weil alles, was ich gefunden habe, von einem geschlossenen, fensterlosen Design mit künstlicher Beleuchtung ausgeht. Ja, ich weiß, es ist besser für die Strahlenabschirmung, aber ich gebe Fenster nicht auf – sie sind hübsch und passen besser zur Atmosphäre meiner Umgebung. Vielen Dank im Voraus.

Ich denke, das größere Problem wäre, dass man, um eine erdähnliche Schwerkraft und einen 24-Stunden-Tag durch Rotationsgravitation zu erreichen, eine Struktur braucht, die stärker ist als alles, was mit vernünftigem Material zu bewältigen wäre - so etwas wie die Orbitale von Die Culture-Serie von Iain Banks.
@nick012000 Ich habe nicht wirklich den Eindruck, dass eine solche Struktur in der Realität gebaut werden kann. Ehrlich gesagt halte ich überhaupt keine Art von Sci-Fi-Megastruktur-Design für realistisch. Ich bin bereit, das Materialproblem vorerst von Hand zu winken (ich nehme an, das größere Problem, das Sie erwähnt haben, sind die Fenster, oder? Ich dachte, der Rumpf wäre keine so große Sache, da mein Zylinder viel kleiner ist als der McKendree-Zylinder mit maximaler Größe ). Was ich wissen möchte, ist, ob es ein interessantes Klimaphänomen geben würde, vorausgesetzt, das oben beschriebene Fenstertal-Layout könnte strukturell stabil sein.
@ nick012000 Richten Sie die Achse des Lebensraums auf die Sonne in einer heliozentrischen Umlaufbahn. Bringen Sie die Spiegel an der Außenseite an, öffnen und schließen Sie sie im 24-Stunden-Zyklus. Sonnenuntergang und Sonnenaufgang werden nicht so sein wie auf der Erde, aber die Tageslänge wird gut funktionieren.
@StarfishPrime Ja, Spiegel funktionieren, aber dann leiten Sie Ihren Tag-Nacht-Zyklus nicht mehr von der Rotation ab.
@nick012000 Ich weiß nicht, woher du die Idee hast, dass ich den Tag-Nacht-Zyklus aus der Rotation des Lebensraums ableite. Die Spiegel drehen sich in verschiedenen Winkeln, bis sie von den Fenstern weg zeigen, es ist nicht die gesamte Struktur, die sich dreht. Es ist genau wie O'Neills ursprüngliches Design.

Antworten (1)

Leider wird die Antwort hier so etwas wie " was auch immer Sie wollen " sein.

Es gibt eine Reihe wichtiger offener Fragen zu großen Lebensräumen im sich drehenden Weltraum ... scheinbar einfache Dinge wie " Wie berechnet man den Luftdruck in einer bestimmten Höhe " oder " Rotiert die Luftmasse gleichmäßig in einem stationären Zustand oder tut sie dies? mehr oder weniger sofort in riesige horizontale Todestornados aufbrechen " erhalten unweigerlich eine ganze Reihe widersprüchlicher Antworten, bei denen jeder sehr sicher ist, dass er das Problem richtig versteht. Bemerkenswerterweise hat keiner von ihnen seine Annahmen mit einem netten CFD untermauertModell von Insel Drei oder was auch immer, also gibt es kaum eine Möglichkeit zu sagen, wer Recht haben könnte. Angesichts der Kosten guter CFD-Software und des technischen Know-hows, das für einen guten Betrieb erforderlich ist, wird dieser Zustand wahrscheinlich nicht so schnell enden.

Somit hat Ihre fiktive Umgebung zwei Möglichkeiten:

  • O'Neill-Zylinder haben hartnäckige atmosphärische Probleme und können daher nicht gebaut werden. Andere Konstruktionen mit Dächern und azimutalen Barrieren zur Vermeidung von Luftströmungsproblemen könnten stattdessen erforderlich sein. Das ist etwas enttäuschend, da Sie alle netten Merkmale des Designs verlieren, aber es ist die sicherste Wahl in einer plausiblen wissenschaftlichen Art und Weise.
  • O'Neill-Zylinder funktionieren einwandfrei. Möglicherweise sind einige Landschaftsgestaltungen erforderlich, um lokale Luftströmungen zu kontrollieren, aber eine sorgfältige Heizung, Kühlung und Feuchtigkeitskontrolle stellen sicher, dass die Bedingungen im Inneren bei einer Reihe von Wetterbedingungen, die konstruiert werden können, für den Menschen angenehm bleiben ... entweder nach Belieben oder mit einigen längeren - Laufzeitänderung der Struktur.

Die Ränder der Täler sind im Wesentlichen hohe Bergketten von etwa 8 km Höhe

Das könnte auch helfen, axiale Wirbel aufzubrechen, was ein netter Bonus ist.

Würde es auf die Fenster regnen?

Nicht unbedingt. Sonneneinstrahlung erwärmt die Landstreifen, wodurch Luft über ihnen aufsteigt. Kühlere Luft wird von den Fensterbereichen zu beiden Seiten angesaugt. Wenn die warme Luft aufsteigt, kühlt sie bis zu einem gewissen Grad ab, was dazu führen kann, dass Regen ausfällt.

Würde das den Wasserkreislauf oder die Beleuchtung stören?

Wenn ich es wäre, hätte ich sowieso die Fenster mit Wasser bedeckt. Sorgt für eine gute Strahlungsabschirmung, und im Falle eines kleinen Fensterlochs (z. B. durch einen Mikrometeorit) ist es einfacher, atmosphärische Lecks zu erkennen. Genug Ersatzwasser zu haben ist immer eine gute Sache. Kühlsysteme für das Habitat könnten Wasser als Arbeitsflüssigkeit verwenden, das beispielsweise aus dem Inneren der Hülle des Habitats in externe Radiatoren gepumpt, gekühlt und wieder zurückgeführt wird.

Ihre Bergketten würden es dem Wasser erschweren, über die Landgebiete oder in die Fenstermeere zurückzukehren. Wenn die Barrieren viel bescheidener wären, würde kühle Luft, die über die offene Wasseroberfläche gezogen wird, Feuchtigkeit aufnehmen, die dann (hoffentlich) herausregnen würde, wenn sie landeinwärts bläst und aufsteigt. Die Fensterseen würden dann durch den Flussfluss aufgefüllt, anstatt die Flüsse auf die Landscheiben zu beschränken.

Dies würde alle Bedenken hinsichtlich des Wasserverlusts beseitigen, aber es würde völlig neue Bedenken hinsichtlich Verschlammung oder Biofouling aufbringen, die die Fenster blockieren. Ein wenig sorgfältiges Design des Ökosystems, kombiniert mit ein wenig regelmäßigem Ausbaggern und geeigneten Weidearten, sollte jedoch dazu beitragen, die Dinge sauber zu halten.

Ein ähnlicher Mechanismus, der zu Ihrem aktuellen Design passt, hätte andere Mechanismen, um Wasser zu den Fensterseen zurückfließen zu lassen, das geeignet gefiltert wird, um Nährstoffe zu entfernen und so das Problem der Verschmutzung zu verringern. Dies könnte ein passiver Prozess sein, der in das eingebaut ist, woraus Ihre Bergketten bestehen (wahrscheinlich nicht 8 km aus festem Fels!).

Außerdem möchte ich so wenig künstliche Klimatisierung wie möglich.

Du hast wahrscheinlich Pech bei diesem. Alles am Setup wird künstlich sein, und die Skala, auf der es sich befindet, ist einfach zu klein, um zu viel zusätzliche Energie aufnehmen zu können, bevor Schlimmes passiert. Wenn ein Waldbrand ausbricht, besteht die Möglichkeit, dass er sich in einen horizontalen Feuersturm verwandelt, und um mit dieser Situation fertig zu werden, benötigen Sie viele sehr leistungsstarke Notfallsysteme, und um zu verhindern, dass es überhaupt passiert, benötigen Sie ein viel kontinuierliche Überwachung und "Anstupsen" von Wettermustern.

Wenn Sie eine Welt ohne Hände wollen, müssen Sie etwas Größeres in einer freundlicheren Umgebung schaffen. Ein riesiges Gewächshaus auf einem Mond oder Planeten zum Beispiel, wo es keine Coriolis-Probleme gibt und mehr Spielraum für die Stabilisierung von Temperaturen und Winden und so weiter.

Vielen Dank für die aufschlussreiche Antwort. Das ist ein interessanter Gedanke über Wasser an den Fenstern, ich habe einmal darüber nachgedacht, bin aber auch auf das Problem gestoßen, dass es schließlich die Fenster schmutzig gemacht hat, und habe es aufgegeben, weil ich dachte, dass wirklich hohe Berge helfen würden, das Wasser drin zu halten. Soweit das Künstliche Die Sache geht, ich habe es der Frage hinzugefügt, nur um genau zu sehen, worüber ich mir Sorgen machen müsste. Der Zylinder soll einen KI-"Geist" haben, der ihn aufrechterhält, also kann ich ihn hoffentlich zum Laufen bringen. Auf jeden Fall sieht es wirklich so aus, als wenn ich Fenster will, wird viel Handwavium benötigt ...
"Wenn ich es wäre, hätte ich sowieso die Fenster mit Wasser bedeckt." Ich würde es nicht tun. Es absorbiert zu viel Licht; Nach 30 m würden Sie im besten Fall 90 % des Lichts verlieren, wenn es nicht mit Sedimenten oder Plankton/Algen kontaminiert wäre.
@nick012000 muss nicht so dick sein. 10m würden reichen. Es gibt viele Möglichkeiten, mit Biofouling und Sedimenten umzugehen, die den Rahmen dieser Frage sprengen würden. Sie könnten einen separaten fragen, wenn Sie an meinen Vorschlägen interessiert wären. Aber bedenken Sie bitte Folgendes: Der Lebensraum des OP wurde von einer Zivilisation gebaut, die unter Druck stehende Weltraumstrukturen mit einem Radius von mehr als 8 km und einer Länge, die wahrscheinlich ein Vielfaches davon ist, herstellen kann. Ich denke, sie können herausfinden, wie man mit schmutzigen Fenstern umgeht.
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