Ich habe vor einiger Zeit über Terrarien (Singular: Terrarium) gelesen, die im Grunde kleine Ökosysteme von Pflanzen sind, die von der Außenwelt isoliert sind (sie bekommen nur Energie von außen, kein Wasser oder Sauerstoff). Die Frage ist, wie groß sollte ein solches Terrarium sein, um einen Menschen zu ernähren, vorausgesetzt, es verfügt über eine unendliche Energiequelle und die heutige Technologie?
Mit der verfügbaren Technologie ist es möglich, eine künstliche Umgebung zu schaffen, in der Temperatur und Luftfeuchtigkeit kontrolliert werden. Ich glaube, sogar die Zusammensetzung der Luft kann bis zu einem gewissen Grad kontrolliert werden, indem einige Luftzerlegungsanlagen vorhanden sind und einige Gase hinzugefügt werden, um ihre Konzentration zu erhöhen. Auch das Wasser ist kein Problem, da es künstliche Umgebungen gibt, in denen Wasser recycelt wird (wie die Internationale Raumstation).
Es bleiben also 2 Probleme: Sauerstoff und Nahrung. Ich denke, die Hauptnahrungsquelle sollten Pflanzen sein. Ein schöner Nebeneffekt beim Anbau von Pflanzen ist, dass sie Sauerstoff erzeugen. Tatsächlich produzieren sie genug Sauerstoff, wenn sie genug Nahrung produzieren. Aber welche Art von Pflanzen und wie viele Pflanzen sollten geerntet werden, um genügend Nahrung und Sauerstoff für einen Menschen zu produzieren?
Dies ist der Hauptfaktor für die Größe der Biosphäre. Menschen müssen etwa 2.250 Kalorien pro Tag (durchschnittlich zwischen Männern und Frauen) zu sich nehmen, um sich zu ernähren, und mehr, wenn sie körperliche Arbeit verrichten. 2.250 cal = 10.460 Joule (oder 10,46 kJ), aber das ist nicht sehr nützlich. Nützlicher: 100 g Kartoffel (in jeglicher Form) = 77 cal. Eine mittelgroße Kartoffel ( von Google über USDA als 213 g definiert ) enthält 163 Kalorien. Wenn Sie nur von Kartoffeln leben, brauchen Sie:
Das sind ziemlich viele Kartoffeln. Wie Sie hier sehen können , können Kartoffeln von März bis Mai gepflanzt und von Juni bis Oktober geerntet werden. Sie können immer mehrere Pflanzen anbauen, die zu unterschiedlichen Zeiten geerntet werden.
Dieselbe Website wie oben verlinkt sagt, dass Kartoffeln in einem Abstand von etwa 30 cm gepflanzt werden sollten. Angenommen, Sie folgen dieser Anleitung, dann benötigen Sie:
für alle Ihre Kartoffeln in einer Reihe. Sie können jedoch in mehreren Reihen pflanzen, um Platz zu sparen:
Um also ein Jahr lang mit Kartoffeln zu überleben, braucht man 460 Quadratmeter Platz in der Biosphäre. Berücksichtigen Sie das jedoch
Ich sehe zwei Möglichkeiten. Sie können entweder die Außenluft filtern oder viele Pflanzen anbauen.
Außenluft
filtern Wenn Sie von der heutigen Technologie ausgehen, benötigen Sie einige kostspielige und platzsparende Filtereinheiten. Wenn Sie über fortschrittliche Technologie verfügen, können die Wände Ihrer Biosphäre Filter sein, aber ich bleibe bei der heutigen Technologie. Diese Seite hat eine sehr gute Erklärung des Sauerstoffbedarfs eines durchschnittlichen Menschen. Zusammenfassen:
8,3 Fuß 2 Luft pro Erwachsener für 5 Stunden (bei einer Decke von 8 Fuß)
Dies ist jedoch ein absolutes Minimum. Wenn die Größe viel geringer ist, halten Sie keine 5 Stunden. Die FEMA-Empfehlung lautet 10 Fuß 2 pro Erwachsener für 5 Stunden. Da Luft zu 21 % aus Sauerstoff besteht, ergibt sich daraus Quadratmeter für 5 Stunden. Unter Verwendung geeigneterer Zahlen ist dies Kubikfuß für 5 Stunden und Kubikfuß pro Stunde. Das klingt nach einer ziemlich vernünftigen Zahl: Welche Leistung benötigen Sie?
Diese Linie zeigt, dass 2,78 Kubikfuß pro Stunde Sauerstoff 13,23 Kubikfuß pro Stunde normaler Luft entsprechen.
Dies ist die Luftmenge, die Ihr Konzentrator pro Sekunde aufnehmen muss, um Sie am Leben zu erhalten. Das ist eine absolut gute Zahl: Da viele Heimventilatoren etwa 2 Kubikfuß Luft pro Sekunde bewegen können, wird ein kommerzieller Ventilator in einem Konzentrator keine Probleme haben. Eine Einheit, die dazu in der Lage ist, nimmt weniger als 1 Quadratmeter ein.
Züchte viele Pflanzen
Laut NASA benötigt der durchschnittliche Mensch täglich 0,84 kg Sauerstoff, um zu überleben. Diese können von Anlagen beliebiger Größe hergestellt werden, jedoch ändert sich der Platzbedarf je nach Bedarf. Beispielsweise produziert ein ausgewachsener Laubbaum wie eine Eiche 10-15 kg Sauerstoff pro Tag, genug, um einen Menschen zu ernähren. Es kann jedoch leicht 20 Quadratmeter Platz einnehmen und bis zu 30 m hoch werden. Kleinere Pflanzen sind möglicherweise einfacher: Da sie weniger Sauerstoff produzieren, können Sie eine genauere Zahl verwenden, um näher an der richtigen Sauerstoffmenge pro Tag zu produzieren und Platz zu sparen. Denken Sie jedoch daran, dass ein trainierender Mensch viel mehr Sauerstoff verbraucht – bis zu 7 kg pro Tag.
Der wirklich einfache Weg ist, einfach Luft von außen anzusaugen. Dies ist jedoch möglicherweise nicht möglich, daher ist Ihre beste Wahl wahrscheinlich der Filter, da er den geringsten Platz einnimmt.
Biosphere 2 stieß auf einige Probleme, weil sie die Erwärmungs- und Abkühlungswirkung auf die Luft nicht berücksichtigten. Sie brauchen eine große Blase, um die Druckunterschiede zu bewältigen, wenn Sie das Ding nicht mit Maschinen heizen und kühlen (was wahrscheinlich die Zyklen Ihrer Pflanzen auslöst).
Sauerstoff ist kein Problem, wenn Sie künstliches Licht und Wasser haben. Pumpen Sie einfach Ihr CO2 durch, und es gibt genug Algensporen / was auch immer in der Luft (es sei denn, Sie haben die Luft vor dem Einpumpen behandelt), um dieses Wasser zu kolonisieren und Ihnen etwas O2 zu machen
Tatsächlich können Menschen Algen essen. Aber, ja (dh Langeweile bei der Ernährung kann zu Essensverweigerung/Mangel an Interesse am Essen/Mangel an Lebenswillen führen. verwandt: Dysphagie). Das größte Problem wird sein, die richtigen Aminosäuren (Menschen produzieren nicht alles, was sie brauchen) und Spurenelemente (was mit Mikropflanzen machbar sein kann oder auch nicht) zu bekommen. Sie müssen einige Dinge entwickeln, um diese zu radeln. Aber ja, stellen Sie einige Pflanzen zusammen. Wenn Sie genug Maschinen haben und sich viel weniger um den Menschen kümmern, könnten Sie wahrscheinlich etwas von der Größe des Raums (Gesamtgröße) zusammenstellen und sie in einer Gelkapsel ala Matrix aufbewahren und die Flüssigkeiten und Gase durchpumpen ihre Fleischtüte, recyceln sie mit Pflanzen und Sonne/künstlicher Beleuchtung - oder mit riesigen Mengen an Energie und chemischen (Nano-)Maschinen (dh: dem Rest eines 10x10x10). Bestes Gebot,
Aquaponik bringt Ihnen köstlichen Fisch (vielleicht Garnelen) und Pflanzen zum Essen und kompostiert Ihren Mist (nach dem Sterilisieren; keine E.coli-Kontamination) und wirft ihn direkt zurück in das System.
Wenn Sie das Gehirn Ihres Menschen nicht offline schalten möchten, benötigen Sie etwas VR und einen unendlichen Walker. Und vielleicht etwas ernsthaften Raum, in dem sie herumwandern können. Es ist immer noch wahrscheinlich, dass Sie Klaustrophilie und / oder das Caged-Tiger-Syndrom bekommen, wenn Sie versuchen, sie später herauszunehmen.
Warum brauchen Sie Ihre Menschen in der Warteschleife? Warum keine Stasis? Oder Kryotechnik? Oder Samenbanken?
Sehen Sie sich die Größe von Biosphere 2 an . Es konnte das menschliche Leben nicht auf unbestimmte Zeit ernähren, aber sie haben viel daraus gelernt. Sehen Sie sich das an und finden Sie Probleme, die einmalige Planungs-/Baufehler sind (z. B. die Betonhärtung verwendet Sauerstoff), Dinge, die besser gemacht werden könnten, wenn Sie wissen, wie, und (der interessante Teil) was aufgrund von grundsätzlich nicht funktioniert hat Skala?
Cort Ammon
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