Wird es in ferner Zukunft möglich sein, mithilfe von Mega-Engineering eine Ringwelt um die Erde zu erschaffen?

Diese Frage taucht regelmäßig in der Physics SE auf: Why is Larry Nivens Ringworld Instable .

Die Zusammenfassung ist, dass das gesamte Konzept einer Ringwelt nicht stabil ist; Der Ring bleibt nicht auf dem Stern zentriert. Das Konzept ähnelt dem Versuch, einen Bleistift auf seiner Spitze zu balancieren: Jede Störung führt dazu, dass der Bleistift umkippt.

Obwohl es eine romantische Idee ist, sind die unglaublichen Kräfte und die erforderliche Schermenge an Material enorm.

Der Maßstab der Erde ist groß – wirklich sehr groß. Ein Orbitalring darum herum mit einer durchgehenden Oberfläche auf der Innenseite würde unergründliche Mengen an Material, Ingenieurskunst und technischem Know-how erfordern.

Sie müssten:

• Holen Sie das Material dort hoch
• Verbrauchen Sie dazu übermäßig viel Kraftstoff
• Halten Sie es während des Baus stabil
• Konstruieren Sie es genau (ich denke, dies übersteigt die Kapazität eines Menschen - vielleicht könnte KI es tun)

All dies ist ziemlich schwierig.

Aber ist es möglich? Ja - aber ich würde vorschlagen, höchst unwahrscheinlich. Vielleicht ist ein kleinerer Ring (vielleicht nur ein paar hundert Meter) eher möglich.

Die anfängliche Frage, "könnte" es eines Tages getan werden, wird mit ziemlicher Sicherheit für meinungsbasiert erklärt werden. Die einzige Antwort ist "wer weiß?"

Nehmen wir also an, es wäre machbar, und schauen wir uns die Machbarkeit und die Auswirkungen an.

Wenn der Ring um die Erde wäre, wäre die Wirkung der Schwerkraft ziemlich massiv. Die ursprüngliche Ringwelt von Larry Niven befand sich im Orbit um einen Stern – immer noch von der Schwerkraft beeinflusst, aber viel weniger. Ich bin mir nicht sicher, wie schnell es sich drehen müsste, um dieser Schwerkraft entgegenzuwirken, aber es könnte zu mehr als einer Schwerkraft wahrgenommener Kraft auf jeden führen, der im Inneren lebt. Es gibt sicherlich kein Material, das dieser Belastung standhält, also müssen wir davon ausgehen, dass Scrith existiert.

Alle Fragen, wie es von der Erde aus aussehen würde, würden einige Details darüber erfordern, wie groß der Ring ist und wie weit er entfernt ist. Wenn es nicht erstaunlich breit und/oder gefährlich nah ist, etwa ein paar hundert Kilometer breit, würde es wahrscheinlich nur als schmales Band am Himmel gesehen werden. Bestimmt nicht groß genug, um irgendwelche Auswirkungen auf den Planeten zu haben, nirgendwo ein permanentes Band aus Dunkelheit. Am Äquator bewegte sich jedes noch so kleine Band im Laufe der Jahreszeiten über und unter dem Äquator.

Angenommen, er kreist über dem Äquator, wäre er im Dunkeln, da die eine oder andere Hemisphäre der Erde im Dunkeln liegt, da der Planet das Sonnenlicht blockieren würde.

Sie könnten Sonnenkollektoren außen anbringen und mehr Strom erzeugen, als die Erde (und der Ring selbst) jemals verbrauchen könnten.

Die berechneten Kräfte auf einer Ringwelt, die Spin-Schwerkraft erzeugt, übersteigen die starke Kraft , die Atomkerne auf subatomarer Ebene zusammenhält. Larry Niven sagt, dass Sie sie in Ringworld Engineers nicht mit bekannten Substanzen bauen können. Je größer der Ring, desto schneller muss er sich drehen und desto stärker muss er sein.

Wenn ein Material mit ausreichender Festigkeit gefunden werden kann, können Sie eine Ringwelt um alles bauen, Sterne oder Planeten, aber erst, nachdem Sie alle natürlichen Satelliten demontiert haben, um Kollisionen zu vermeiden. Es würde Haltungsdüsen benötigen, um seine Umlaufbahn zu stabilisieren. Wenn Sie einen Planeten umrunden, müsste er dünn genug und weit genug von der Oberfläche entfernt sein, um eine gute Menge Sonnenlicht zu erhalten, um bewohnbar zu sein.

Ich habe keine Lösung für das Stabilitätsproblem, aber für Ringwelten im Sternenmaßstab gibt es eine Lösung für das Unobtainium-Problem:

Im traditionellen Ringwelt-Design gibt es keine Gegenkraft zu den 1 g Spin-Schwerkraft, die erzeugt werden. Das bedeutet, dass es sich als Spannung auf dem Ring zeigt – und nicht einmal die nukleare Bindungskraft ist stark genug, um dem standzuhalten.

Somit ist die Lösung „einfach“, eine Gegenkraft vorzusehen. Es gibt nur zwei Möglichkeiten (Motoren irgendeiner Art - eine sehr schlechte Lösung) oder die Schwerkraft. Letzteres ist zumindest theoretisch machbar. Statt nur der Ringwelt haben Sie eine große Masse dahinter, die einfach da sitzt - nicht im Orbit . Auf diese Masse wirkt die Schwerkraft des Sterns. Betrachtet man unser Sonnensystem auf der Umlaufbahn der Erde, beträgt die Beschleunigung der Sonne 0,0059 m/s^2. Daher muss Ihre Trägermasse das 1661-fache der Masse des Rings selbst haben. Der Ring ist wirklich eine wirklich riesige Magnetschwebebahn, die auf dieser Masse fährt.

Dadurch wird die Spannung am Ring entfernt, aber wir haben immer noch die Wände, die Supermaterialien erfordern. Die Antwort hier ist, sie loszuwerden, statt einer vertikalen Wand sind die Ränder der Ringwelt (und der Hintergrundmasse) treppenförmig, kein vertikales Segment ist hoch genug, um ein Problem darzustellen, und es gibt einen horizontalen Abschnitt auf dem Hintergrund Masse, um die Last aufzunehmen.

Diese stufenförmige Wand wäre einfach zu breit für die Verwendung auf einer Ringwelt im Planetenmaßstab, daher ist dieses Design auf eine Ringwelt im Sternenmaßstab beschränkt. (Nicht, dass ich sowieso einen guten Grund für eine Ringwelt im planetaren Maßstab sehen würde.)

Beachten Sie, dass Sie eine transparente Trägermasse für sie benötigen, wenn Sie möchten, dass Schattenquadrate funktionieren.

Ich ließ die Zahlen laufen, und eine Ringstruktur, die so bemessen ist, dass sie in eine niedrige Erdumlaufbahn passt und sich schnell genug dreht, um 1 G Spingravitation im Inneren zu erzeugen, hätte etwa ein halbes TeraPascal an Zugspannung oder ungefähr das Dreihunderttausendfache der Streckgrenze von sogar starke Stahllegierungen. Vorausgesetzt natürlich, ich habe richtig gerechnet.

Das versetzt uns in das Gebiet der Science-Fantasy. Ich werde mir nicht anmaßen, Ihnen zu sagen, wozu die Menschheit in zehntausend Jahren fähig sein wird oder nicht, aber das würde Prinzipien erfordern, die der heutigen Wissenschaft unbekannt sind.