Mehrere Schichten

Warum nur eine Kuppelschicht? Wenn Sie zwei Kuppelschichten haben, ist dies viel haltbarer. Drei ist noch haltbarer.

Intern geteilte Zellen

Luftschiffe haben keine einzige aufgeblasene Hülle. Stattdessen ist die interne Struktur eines Blimps in eine Reihe verschiedener Zellen unterteilt. Eine Marskuppel könnte, anstatt eine Halbkugel zu sein, ein Ikosaeder mit einer inneren Struktur sein, die sie in saubere polyedrische Abschnitte unterteilt. Wenn einer oder mehrere der äußeren Abschnitte dekomprimiert würden, könnten die Bewohner in den inneren Abschnitten immer noch sicher sein.

Niedriger Druck

Wenn Sie den Luftdruck niedrig halten, erfolgt die Dekompression nicht so schnell. Menschen können es in 50% des Luftdrucks der Erde schaffen; Dies geschieht auf etwa 4000 Metern Höhe, wo sich große Städte wie El Alto in Bolivien befinden. Das bedeutet, dass der Bruch nicht so stark belastet wird und das Versagen sanfter ist als bei höherem Druck. Dies kann auch die für Reparaturen benötigte Zeit verkürzen: Brüche bei einer niedrigeren Druckdifferenz sind in der Regel weniger katastrophal.

Die Dekompression wäre in den meisten Fällen nicht schnell .

Dies setzt voraus, dass Sie ein relativ kleines Loch in einer relativ großen Kuppel haben, das bei oder um eine Atmosphäre Druck gehalten wird. Es stellt sich heraus, dass dies eine Situation ist, an die die Leute im Zusammenhang mit der Flugzeugsicherheit oft denken. (Obwohl Flugzeuge etwas komplexer sind, da sie bei einer Reisegeschwindigkeit von mehreren hundert Meilen pro Stunde oft auf Probleme stoßen. Stürme auf dem Mars können heftig sein, aber sie sind nicht so heftig.)

Wie auch immer, während die Mythbusters einige hartnäckige Mythen über Flugreisen untersuchten, kontaktierten sie die NASA, die ihnen die folgenden Schätzungen gab:

• Ein 1-Fuß-Loch in der Seite einer 747 braucht etwa 100 Sekunden, um die Luft zu entleeren, vorausgesetzt, es wird durch nichts ersetzt.

• Die maximale Kraft, die von der austretenden Luft ausgeübt wird, beträgt etwa eine halbe Tonne; das fällt mit der entfernung ab.

Wenn ich meine eigene grobe Schätzung der Größe einer 747 hinzufüge, sind das ungefähr 200 Kubikmeter Luft pro Sekunde. Was nach viel klingt und in mancher Hinsicht auch ist, aber Städte sind riesig, und daraus folgt, dass Kuppelstädte auch riesig sein müssen. Nehmen wir an, Ihre primäre Kuppel hat einen Durchmesser von einer Meile (1600 Meter) und ist eine perfekte Halbkugel. Sein Innenvolumen beträgt ein Haar über einer Milliarde Kubikmeter. Wenn Sie ein 1-Fuß-Loch in eine 1-Meile-Kuppel stoßen, dauert es fast zwei Monate , bis die gesamte Luft abgelassen ist. Unnötig zu sagen, dass das genügend Zeit ist, um ein Wartungsteam zu stellen.

Die Größe des Lochs macht natürlich einen großen Unterschied. Wenn es statt etwa 30 cm Durchmesser eher 30 Meter sind, verlierst du entsprechend schneller Luft. (In diesem Fall in etwa 10 Minuten.) Ihre Ingenieure sollten dies berücksichtigen und das System so konzipieren, dass Auswirkungen abgemildert und eingedämmt werden. Aber es ist sicher nicht so, dass „der kleinste Riss“ dazu führt, dass die ganze Luft in Sekundenschnelle verschwindet, wie es manchmal in der Fiktion zu sehen ist.

Der Druck spielt natürlich auch eine Rolle, wie schnell die Luft das Loch verlässt. (In gewissem Sinne ist der Luftdruck, wie viel die Luft entweichen "will". In einem System im Gleichgewicht, in dem der Druck auf beiden Seiten gleich ist, gibt es keinen Impuls in die eine oder andere Richtung.) 1 atm ist nicht so viel Druck, aber Sie könnten niedriger gehen, um die Fluchtrate zu begrenzen, wenn Sie wollten. Ihre kommunalen Aircycler sind möglicherweise so programmiert, dass sie nach einem Bruch nur eine bestimmte Menge Luft abgeben, um das Leben in bestimmten Teilen der Kuppel zu erhalten und gleichzeitig die Menge an vollkommen gutem Sauerstoff zu begrenzen, die in die Atmosphäre entweicht.

Es gibt auch die Berücksichtigung von Trümmern. In einem Flugzeug besteht eine der Gefahren der Dekompression darin, dass Gegenstände auf die Kante des Bruchs treffen und ihn weiter aufreißen können. Eine halbe Tonne Kraft klingt ziemlich einschüchternd, aber denken Sie daran, dass dies nur in der Nähe der Bresche selbst ist. Wenn der Bruch hoch oben auf der Seite der Kuppel ist, wird die Kraft stark gedämpft, bis sie irgendwelche losen Gegenstände auf dem Boden erreicht. Sie sollten es auch dem Gewicht der Kuppel selbst gegenüberstellen: Wenn sie all dieser nach unten gerichteten Kraft die ganze Zeit standhalten kann, ist eine zusätzliche nach oben gerichtete Kraft wahrscheinlich nicht katastrophal. (Sie sollten das natürlich nicht glauben; Ihre Ingenieure sollten sicherstellen, dass die Kuppel sekundäre Einschläge relativ elegant bewältigen kann.)

Wie würden Sie sich also vor Dekompression schützen? Indem Sie die Größe Ihrer Kuppel zu Ihrem Vorteil nutzen. Konstruieren Sie die Kuppel in Abschnitten oder Kacheln, die von einem starren Rahmen getragen werden, der in der Lage ist, den Aufprallschaden auf eine oder wenige Kacheln zu begrenzen. Es ist nicht gut, eine riesige Glasoberfläche zu haben, die auf einmal brechen kann, egal wie unwahrscheinlich das ist. Ihr Rahmen sollte die Hauptlast aller wirklich großen Einschläge wie streunende Meteore oder abstürzende Weltraumaufzüge abbekommen und die Kacheln selbst mit kleineren Treffern belasten.

Wenn ein Aufprall auftritt, isolieren Wartungsteams zuerst die Lücke mit einem Senkkasten: in diesem Fall im Grunde eine große Plane, die mit Epoxidharz befestigt wird. Es muss nicht schön sein und es muss nicht lange halten, es muss nur die Luft drin halten, während sie die beschädigte(n) Fliese(n) entfernen und ersetzen. Es wäre eine gute Praxis, Ersatzteile zur Hand zu haben, damit Sie nicht warten müssen. Obwohl dies kritisch ist, handelt es sich jedoch nicht um ein Notfallverfahren.

Nehmen wir an, wovor wir Angst haben, sind kleine Metioren

Schritt 1, kontrolliertes Versagen

Machen Sie die Spitzen der Kuppel schwächer als das Glas. Nehmen wir an, jedes Glasquadrat ist etwa 1 mal 1 Meter groß. Auf diese Weise wird, wenn das Glas hart genug getroffen wird, anstatt zu brechen, ein kleiner Abschnitt herausgeschlagen. Es gibt keine Risse, keine Ausbreitungsschäden. In einer perfekten Welt könnte 1/4 der Verbindung sogar ein Scharnier sein, damit die zerbrochene Fliese nicht herunterfällt und stattdessen wieder geschlossen werden kann.

Schritt 2, Kanonen reparieren

Jetzt wissen wir, dass wir nur ein paar Quadratmeter Kuppel verloren haben. Wir brauchen einfach Kanonen, um 10 x 10 Meter große Flecken abzufeuern. Diese Patches sollen an dem Gitter haften, das jetzt freigelegt ist, da wir einen sauberen Bruch haben. Sie sind auch leicht zu zielen, da der gesamte Luftstrom sie zum Loch führt. Ein paar Schüsse, und Sie können auf eine Rettungsmannschaft warten, die nur ein paar standardisierte Kacheln installieren muss, um die kaputten zu ersetzen.

Das größte Problem sind die 1 Quadratmeter großen Fliesen, die auf den Boden krachen. Menschen können verletzt werden, aber nicht so schlimm wie bei einer vollständigen Druckentlastung der Basis.

Bei einem massiveren Ausfall sollten alle Gebäude auch Notunterkünfte sein. Sobald ein Notfall erkannt wird. Alle luftdichten Türen sollten es ermöglichen, Personen im Inneren sicher zu halten. Die Leute draußen müssten Schutzräume mit Luftschleusen suchen. An vielen Orten im Freien sollten Sauerstoffmasken vorhanden sein. Diese würden es den Menschen ermöglichen, weiter zu atmen, wenn sie zu einem Tierheim gehen.

Die Welt von Logan's Run hatte ihre Vorteile, aber Sie haben Recht - diese Kuppeln sind zu zerbrechlich. Ich möchte unter einer dauerhaften Kuppel leben. Ich möchte unter a leben

Selbstheilende Blasenkuppel.

https://io9.gizmodo.com/this-self-healing-soap-bubble-is-the-best-thing-youll-s-1585163115

In einer Seifenblase ist das Verhältnis von Seife zu Wasser nicht homogen. An manchen Orten gibt es etwas mehr Seife als an anderen. Die Orte mit überwiegend Wasser haben eine höhere Oberflächenspannung. Die Moleküle ziehen sich dort zusammen, und wenn sie sich zusammenziehen, bringen sie mehr Seifenmoleküle in die Mischung. Währenddessen dehnen sich Stellen mit zu viel Seife aus, bis die Seifenmoleküle so dünn verteilt sind, dass sie sich wieder zusammenziehen. So einfach es ist, eine Seifenblase ist eine sich selbst heilende oder zumindest selbst stabilisierende Struktur

Diese Blasenkuppel wird keine geodätische Kuppel oder ein riesiges Goldfischglas wie die Kuppel über Springfield in den Simpsons sein. Diese stattliche Vergnügungskuppel wird flexibel sein und durch eine konstante Infusion der Moleküle, aus denen sie besteht, erhalten bleiben. Das Eindringen wird mit Aikido-ähnlicher Fließfähigkeit und Regeneration beantwortet.

Wie, fragen Sie sich vielleicht, kann eine bescheidene Blase innen einen höheren Druck halten als außen? Das ist Stoff für eine andere Frage...

Das Risiko einer schnellen Dekompression ist von einem Zinkenloch (winzig im Vergleich zur gesamten Struktur) ziemlich gering, wie andere bereits erwähnt haben.

Eine mögliche Methode wäre eine dreischichtige Kuppel: Die innere und äußere Schicht bestehen aus transparenten Kacheln, wobei jede Kachel einzeln brechen würde, wenn etwas hart genug darauf schlagen würde.

Die mittlere Schicht besteht aus zerbrechlichen Behältern, die mit einer Flüssigkeit gefüllt sind, die Bauschaum ähnelt: sich ausdehnt und dann verfestigt, wenn der Behälter zerbrochen wird, und so die Lücke füllt.

Zur weiteren Sicherheit sollte jede Kachel und jeder Container mit Sensoren ausgestattet sein, damit die Schadenskontrolle genau weiß, wo ein Bruch aufgetreten ist.

Ich möchte meiner Antwort voranstellen, dass die "Kuppel" per se volumetrisch ineffizient ist. Aber es ist sicherlich attraktiver für den Menschen als das, was derzeit geplant ist. Wenn wir so etwas wie einen O'Neill-Zylinder mit Luft füllen, warum dann nicht eine Kuppel?

Wie bereits gesagt wurde, wäre die Dekompression wahrscheinlich nicht schnell. Alles, was ein Loch schlagen würde, das groß genug ist, um eine schnelle Dekompression zu verursachen, würde auch viele andere Schäden verursachen.

Ich ging und fand eine Serviette, auf die ich ein paar grobe Kalke kritzeln konnte, und es sieht so aus, als würde ein 1-Meter-Loch, das durch eine magere Kuppel mit einem Durchmesser von nur 1 km und einer Höhe von etwa 450 m gestanzt wurde, etwa zwei Wochen brauchen, bis die Luft vollständig leer ist. Ich habe in dieser Antwort keinen Kalkül verwendet; Wenn der Druck langsam abnimmt, entweicht weniger Luft pro Minute und es würde tatsächlich viel länger dauern, die Luftkuppel vollständig zu entleeren.

Ein 2-Meter-Loch würde etwa 3 Tage benötigen; Ein 8-Meter-Loch wäre ziemlich umfangreich, würde aber immer noch 5 Stunden dauern. Wieder kein Kalkül. Beachten Sie, dass dies der Durchmesser des Lochs ist; ein 8-Meter-Loch hätte eine Querschnittsfläche von knapp über 50 Quadratmetern.

Und denken Sie daran, dass dies für ein Gebiet mit einem Durchmesser von 1 km gilt. Das ist nicht wirklich eine so große Fläche, soweit man die Städte hier auf der Erde betrachtet. Die Stadt Grimsby, Ontario, hat etwa 27.000 Einwohner auf einer Fläche, die ungefähr einem Kreis von 4 km entspricht, aber es wäre vernünftig anzunehmen, dass eine geplante Kuppelgemeinde eine viel höhere Bevölkerungsdichte aufweisen und besser organisiert wäre.

Es ist auch vernünftig zu bedenken, dass nicht alle Aktivitäten unter der Kuppel oder möglicherweise unter einer einzigen Kuppel stattfinden würden. Vielleicht gibt es mehrere Kuppeln für verschiedene Aktivitäten, wie Landwirtschaft oder für die Erweiterung der Gemeinschaft.

Um zu Ihrer Frage zu kommen, ich bin mir sicher, dass die Kolonie so gebaut wird, dass sie bei Druckverlusten jeglicher Art Schutz bietet, wie zum Beispiel luftdichte Domizile oder unterirdische Anlagen, und dass es sie geben wird ein ziviler Plan für den Fall einer Dekompression.

Was die Fragilität betrifft, bezweifle ich diese Annahme. Sie verwenden das Wort "Rip", aber ich bezweifle, dass eine aufblasbare Kuppel, die groß genug ist, um eine stadtgroße Bevölkerung zu beherbergen, in Betracht gezogen würde. Wahrscheinlich eher so etwas wie die traditionelle "Glaskuppel" -ähnliche Struktur, die oft in alten Science-Fiction-Geschichten dargestellt wird, oder eine kuppelähnliche Struktur mit einem "Dach", das aus einer Reihe kleinerer kuppelartiger Strukturen besteht. Der Mars scheint reichlich Silizium zu haben, um eine solche Konstruktion zu unterstützen.

Ob eine tatsächliche Kuppel tatsächlich sowohl machbar als auch realisierbar wäre, ist eine andere Überlegung, aber Sie haben nach einer Kuppel gefragt, also antworte ich über eine Kuppel.

Hoffe das hilft.

Eine Kolonie auf einem anderen Planeten könnte in einer Kuppelstruktur leben, ohne unbedingt in einer Kuppel zu leben, wie Sie es sich vorstellen. Anstelle einer riesigen Kuppel, die eine Stadt mit separaten Gebäuden bedeckt, könnte es eine Stadt in einem riesigen kuppelförmigen Gebäude mit mehreren Stockwerken und Wänden geben.

Das Gebäude könnte so breit wie das Pentagon und so hoch wie das Empire State Building sein. Jedes der unteren Stockwerke könnte so viele Räume wie das Pentagon haben, und die Anzahl der Zimmer würde in den schmaleren oberen Stockwerken kleiner werden. Verschiedene Geschäfte und Haushalte würden verschiedene Räume besetzen.

Und vielleicht könnte jeder einzelne Raum in dem riesigen Gebäude von anderen Räumen abgeschottet werden. Somit könnten bei einem Leck alle von dem Leck betroffenen Kompartimente abgedichtet werden, um weitere Luftverluste zu verhindern – vorzugsweise nachdem alle darin befindlichen Personen evakuiert wurden.

Eine Kugelform hat im Verhältnis zum eingeschlossenen Volumen die geringste Oberfläche, die durchstochen werden kann und Luft verlieren kann. Daher ist eine halbkugelförmige Kuppel eine gute Form für ein luftdichtes Gebäude, das eine ganze Kolonie enthält, die befürchtet, dass ihre Luft nach draußen entweicht.

Und hier ist eine weitere Designidee für eine Kuppelkolonie auf einer Welt mit wenig oder gar keiner Luft, die Ihrer ursprünglichen Idee etwas ähnlicher ist.

Ein Loch wie ein flacher Zylinder wird in den Marsboden gegraben, tief genug, um darin mehrere Stockwerke hoch zu bauen. Darin werden mehrere Stockwerke hohe Gebäude errichtet, die einzeln unter Druck gesetzt werden können, deren Dachniveau in der Nähe des ursprünglichen Bodenniveaus liegt, bevor das Loch gegraben wurde. Dachabschnitte werden von Gebäude zu Gebäude gebaut, so dass die gesamte Siedlung ein luftdichtes Dach hat, um die Atmosphäre darin zu halten.

Ein Teil des Aushubmaterials aus dem Loch wird mehrere Fuß tief auf das gemeinsame Dach geschichtet, um die Siedlung zu isolieren und gefährliche Strahlung fernzuhalten.

Jedes Gebäude sollte eine Penthouse-Struktur haben, die über dem gemeinsamen Dach herausragt, mit Luftschleusen, Personen- und/oder Lastenaufzügen und/oder Treppen zum darunter liegenden Gebäude.

Und an den Seiten des zylindrischen Lochs sollten für Fahrzeuge mehrere lange Rampen vorhanden sein, die allmählich bis zum Boden des Lochs abfallen.

Außerhalb des Radius des zylindrischen Lochs und der Rampen sollte eine Kuppel vorhanden sein. Es ist gut, so viel Atmosphäre wie möglich in der Siedlung zu haben, damit schwerwiegende Änderungen der atmosphärischen Zusammensetzung, die gefährlich wären, weniger wahrscheinlich sind. Je mehr Luft vorhanden ist, desto schwieriger ist es, ihre Zusammensetzung zu ändern. Die Kuppel sollte an ihren Basen eine Wand mit Luftschleusen haben, die groß genug sind, damit die Fahrzeuge hindurchfahren können.

Also würden sie die Kuppel mit einer dicken, erdähnlichen Atmosphäre füllen, genau wie in der unterirdischen Gemeinde, um diese zusätzliche Menge an Atmosphäre zu haben.

Aber die gesamte unterirdische Siedlung kann schnell luftdicht verschlossen werden, wenn es ein Leck in der Kuppel gibt, und wird genug Luft haben, um ein Vielfaches der geschätzten Zeit zu überleben, um das Verderben zu reparieren und mit erdähnlicher Luft zu füllen nochmal.

Genauso wie wir es in U-Booten tun. Ausbildung. Tatsächlich beinhaltete meine erste Fahrt eine Klebebandaffäre an der Wellendichtung, die erst bei 300 Fuß anfing, zur Bilgenpumpe zu laufen. Ich denke, eine Marskolonie, die von Natur aus undicht ist, aber die Fehlersuche im Status quo ist, ist nicht nur realistischer, sondern auch interessanter. Lassen Sie alle in Schadensbegrenzung schulen, damit die Dinge, die schrecklich erscheinen und ständig schief gehen, von den Einheimischen lässig gehandhabt werden