👚 👨🏼‍🎨 🚞 Theoretisch mögliche Weltraum-Megastrukturen 👨🏿 ☄️ 📡

Vielleicht arbeitet der Großteil der Science-Fiction für ihre gesamte Existenz - seit dem " direkten Flug zum Mond in 97 Stunden und 20 Minuten " von Jules Verne - irgendwie mit den grandiosen Produkten des wissenschaftlichen und technischen Denkens. Mit der Entwicklung des Fortschritts erweiterten sich auch die Grenzen der Vorstellungskraft von Wissenschaftlern und Schriftstellern, und heute wurden Ingenieurstrukturen, die den Begriff „Megastrukturen“ in Bezug auf Größe und Mut zum Design verdienen, bereits in der Populär- und Science-Fiction-Literatur beschrieben. Wir haben uns entschlossen, eine besondere Bewertung solcher Strukturen zu sammeln. Einige kennen Sie bereits, andere werden neu sein.

Weltraumaufzug

( c )

Die Idee eines Aufzugs wurde erstmals 1895 von Konstantin Tsiolkovsky formuliert. Heute wird diese Technologie als der zukünftige Weg für einen billigen und ständigen Zugang zur Erdumlaufbahn angesehen. Ein Kabel, das sich über Zehntausende von Kilometern in den Himmel erstreckt, um eine geostationäre Umlaufbahn zu schaffen, auf der sich ein Aufzug bewegt und Güter und Astronauten in den Weltraum befördert. Ein Ende des Kabels wird an der Oberfläche des Planeten befestigt, und das andere Ende mit einem gebundenen Gegengewicht befindet sich über der geostationären Umlaufbahn. Ein geeigneter Asteroid kann als Gegengewicht dienen.

Idealerweise sollte ein Weltraumaufzug ein Schritt zur Schaffung einer Weltraumwerft sein. Nach einer Reihe von Studien kann der Aufzug nach der Erfindung extrem langlebiger Materialien gebaut werden. Beispielsweise werden Kohlenstoffnanoröhren als vielversprechendes Material angesehen. Obwohl einige Wissenschaftler bezweifeln, dass selbst die Festigkeit dieses Materials ausreicht, damit das Kabel nicht bricht.

Stanford Thor

Dies ist die erste und kleinste der ringbewohnbaren Strukturen auf unserer Liste. Stanford Tor erhielt seinen Namen dank eines 10-wöchigen Programms zur Entwicklung technischer Systeme, das 1975 unter Studenten der Stanford University stattfand. In diesem Jahr schlug eine Gruppe von Studenten die Schaffung einer bewohnten Koloniestation für 10.000 Einwohner in Form einer Toroidstruktur mit einem Durchmesser von 1,8 km vor. Genauer gesagt würde es wie ein Rad aussehen: In der Mitte der Station wurde vorgeschlagen, eine „Nabe“ zu platzieren, die aus einem Spiegelsystem besteht, das das Licht auf der Innenseite des Torus reflektiert.

Die Nabe sollte über radiale Transportkorridore mit der Felge verbunden sein, und darin sollten sich Festmacherschlösser befinden. Um eine künstliche Schwerkraft in einer Höhe von 1 g sicherzustellen, dreht sich die Station mit einer Geschwindigkeit von 1 Umdrehung pro Minute um eine Achse, die senkrecht zur Ebene des Torus verläuft. Der Torus selbst kann geschlossen sein - das heißt, er kann ein geschlungenes Rohr sein oder offen in Form einer geschlungenen Nut. Im zweiten Fall wird die Atmosphäre aufgrund der Zentrifugalkraft in der Station gehalten.

Ich muss sagen, dass die Idee, eine toroidal rotierende Stationssiedlung zu schaffen, Stanford-Studenten überhaupt nicht gehört. Dieses Konzept wird in dem Buch von Herman Potochnik (1928), in einem Werk von Werner von Braun (1952) sowie im sowjetischen populärwissenschaftlichen Film „ Der Weg zu den Sternen“ erwähnt."1957 Jahr.

Die Idee, Raumstationen in Form eines Torus zu bauen, ist in Science-Fiction, Computerspielen und Kino sehr beliebt. Eine der bekanntesten Versionen ist im Kultfilm " Space Odyssey of 2001 " abgebildet .

Eine viel größere Version des Stanford-Torus (mit einigen Vorbehalten) wird im Film Elysium (2013) gezeigt, in dem ein 40 Kilometer langer Ring - offener Typ - 10 Millionen Einwohner beherbergt.

Bernal Orb

( c )

1929 brachte John Bernal die Idee einer Weltraumsiedlung in Form einer hohlen rotierenden Kugel vor, die mit einer menschenfreundlichen Atmosphäre gefüllt war. Mit einem Durchmesser von 16 km kann eine solche Kugel ein Zuhause für 20.000 bis 30.000 Menschen werden. Ein ziemlich angenehmer Grad an Schwerkraft wird zwar nur im Äquatorialgürtel bereitgestellt.

Stationen, die als Bernal-Kugel gebaut wurden, finden sich in verschiedenen fantastischen Werken und Spielen. Zum Beispiel im Spiel „Mass Effect“ (Station „Gagarin“) oder im Roman „ 2312 “ von Kim Stanley Robinson, in dem die Rolle der Bernal-Kugeln von von innen ausgehöhlten Asteroiden gespielt wird.

O'Neill Zylinder

1974 beschrieb Gerard O'Neill in seinem Artikel "Space Colonization" für Physics Today die Idee einer riesigen zylindrischen Station . Ein Zylinder mit einer Länge von 32 km und einem Durchmesser von 8 km besteht aus sechs abwechselnden Längsabschnitten: drei transparenten und drei bewohnten. Außerhalb des Zylinders, gegenüber den „Fenstern“, befinden sich riesige Spiegel, um das Sonnenlicht in den Zylinder zu lenken. Die Schwerkraft wird durch die Zentrifugalkraft bereitgestellt. Jedes der drei bewohnten Segmente repräsentiert separate „Länder“. Es gibt auch separate Außenringe mit größerem Durchmesser für die Landwirtschaft sowie externe Industrieabschnitte entlang der Drehachse außerhalb der Zylinder.

Jedes Land kann bis zu einer Million Einwohner aufnehmen und noch mehr, wenn der Durchmesser und / oder die Länge des Zylinders zunehmen. Laut O'Neill können Zylinder einen Durchmesser von 24 km und eine Länge von 120 km erreichen. Die Nutzfläche innerhalb solcher Riesen würde etwa 18.000 Quadratkilometer betragen.

Trotz der Tatsache, dass die zylindrischen Stationen den Namen O'Neill erhielten, wurde eine ähnliche Idee in Arthur Clarks 1973 veröffentlichtem Roman „ A Date with Rama “ beschrieben. Es ist also möglich, dass die Idee von den Studenten von O'Neill aufgegriffen und einer detaillierten Studie unterzogen wurde.

Aus jüngsten Beispielen für die Verwendung des O'Neill-Zylinders kann der Film Interstellar (Cooper Station) zitiert werden .

Todesstern

( c )

Die berühmteste Megastruktur in der Science-Fiction . Laut der Literatur des Star Wars-Universums wurden mehrere Raumstationen gebaut, und sie wurden aufgefordert, die Untertanen des Imperiums in Schach zu halten - was könnte schlimmer sein, als einen ganzen Planeten zu zerstören?

In verschiedenen Teilen des kosmischen Epos sind die verschiedenen Durchmesser der Todessterne angegeben: von 120 bis 900 km Durchmesser. Die kleinste Station im Durchmesser befindet sich übrigens in der Nähe von Epimetheus , dem Satelliten des Saturn , und Pak , dem Satelliten des Uranus . Die Besatzung der Todesstern besteht aus etwa 8 Millionen Menschen.

Globus Cassus

Das Projekt dieser Megastruktur wurde 2004 vom Schweizer Architekten und Künstler Christian Waldfogel vorgeschlagen. Dies ist ein geodätisches Ikosaeder, das von den Polen abgeflacht ist und zwei riesige transparente Abschnitte für die Beleuchtung aufweist. Die Schwerkraft wird traditionell bereitgestellt - durch Rotation. Der Durchmesser der Struktur beträgt 85.000 km (in Erdnähe - ca. 12.600 km). Zum Leben stehen zwei Segmente der Kugel zur Verfügung, die sich in der Äquatorzone mit der höchsten Schwerkraft gegenüberliegen. In höheren „tropischen“ Zonen können landwirtschaftliche Gebiete angesiedelt werden, und die Polarregionen mit ihrer Mikrogravitation können als ursprüngliche Lagerhäuser und Industriestandorte genutzt werden.

Eigentlich sollte nach Waldfogels Plan ... der gesamte Inhalt der Erde in die Kugel gelegt werden. Das heißt, der Planet muss auf den Kopf gestellt werden und eine künstliche Atmosphäre, Ozeane und Kontinente schaffen. Ziemlich mutiger Plan. Der Autor spricht zwar nicht darüber, wo und wie man darauf warten soll, dass die Menschheit den Inhalt des Planeten transportiert.

Ringwelt

( c )

1970 erschien Larry Nivens Roman Die Welt des Rings . Dies ist kein elender Torus in der Erdumlaufbahn - es ist ein bewohnter geschlossener Ring um einen Stern. Der Radius beträgt 1 astronomische Einheit, die Ringbreite beträgt 1,6 Millionen km und die Länge 940 Millionen km. Nur eine unvorstellbare Menge an freiem Raum für die Entwicklung einer hoch entwickelten Zivilisation. Und eine solche Zivilisation muss SEHR hoch entwickelt sein, um eine Ringwelt aufbauen zu können. Sie werden lachen, aber hier war es nicht ohne Rotation, Schwerkraft zu erzeugen und die Atmosphäre zu halten. Da es in einer solchen Welt keinen natürlichen Zyklus von Tag und Nacht gibt, wird er hier künstlich unter Verwendung von rechteckigen Reflektoren erzeugt, die sich in Bahnen innerhalb des Rings mit einer anderen Winkelgeschwindigkeit drehen.

( c )

Die Idee der Ringwelten spiegelt sich in Halo-Schützen wider, die Abmessungen sind dort jedoch viel bescheidener - nur 10.000 km im Durchmesser, und sie drehen sich um andere Planeten. Ringwelten finden sich auch im Romanzyklus von Ian Banks über Kultur - dort beträgt sein Durchmesser 3 Millionen km. Etwas kleiner als das Original, aber Sie müssen definitiv nicht unter beengten Platzverhältnissen leiden und um Territorium kämpfen.

Aldersons Scheibe

( c )
Dies ist eine Weiterentwicklung der Idee der Welt des Rings: Wir sprechen bereits über die Schaffung einer künstlichen Scheibe um einen mehrere tausend Kilometer dicken Stern. Der Autor der Idee ist Daniel Alderson , der am Schreiben der Software für die Sonden Voyager 1 und Voyager 2 beteiligt war . In Bezug auf das Sonnensystem muss der äußere Rand der Scheibe zwischen Mars und Jupiter verlaufen.

Entlang des dem Stern zugewandten Umfangs des inneren Randes der Scheibe befindet sich eine hohe Wand, die teilweise vor schädlicher Strahlung schützt. Der bewohnbare Bereich der Scheibe ist ... bewohnbar. Wie bei Planeten sind der innere und der äußere Teil der Scheibe für die menschliche Existenz ungeeignet - der Stern ist zu heiß, der äußere Rand ist zu kalt. Obwohl die technischen Errungenschaften der Menschen der Zukunft, die in der Lage sind, so etwas zu schaffen, durchaus bewohnte und ungünstigere Bereiche der Scheibe machen können. In diesem Fall ist es möglich, auf beiden Oberflächen der Festplatte zu leben. Gleichzeitig wird eine ausreichende Gravitationskraft erzeugt, die senkrecht zu seiner Ebene gerichtet ist, damit die Menschen bequem leben können.

Nach groben Berechnungen wird die Masse einer solchen Scheibe die Masse der Sonne überschreiten. Darüber hinaus ist das erforderliche Materialvolumen um ein Vielfaches größer als die im Sonnensystem verfügbare Menge. Eine solche Scheibe kann zwar nicht aus gewöhnlichen Steinen gebaut werden, dafür gibt es nicht genug Kraft. Der Bau einer solchen Struktur erfordert daher die Schaffung völlig neuer Materialien von enormer Festigkeit, und ihre Herstellung erfolgt nicht einmal auf planetarischer, sondern im "systemischen" Maßstab.

Aldersons Scheibe wird in der Literatur selten erwähnt. Zum Beispiel in den Comics Ultraverse und Missile Gap von Charles Strauss.

Dyson Orb

Eine andere Megastruktur ist bei Fans von Science Fiction und Futurismus sehr beliebt. Anfangs wurde die Idee von Olaf Stapldon in der Geschichte " Der Schöpfer der Sterne " zum Ausdruck gebracht . Aber machte ihren berühmten Physiker Freeman Dyson bekannt . Dysons Kugel ist eine Kugel (danke, Cap), die um einen Stern herum gebaut ist und die gesamte von ihm emittierte Energie sammelt. Laut Dyson selbst sollte die Kugel den Stern nicht vollständig bedecken.

Die Zivilisation, deren technologischer Fortschritt und Energiebedarf zur Schaffung der Dyson-Sphäre geführt haben, wird eine unerschöpfliche und kolossale Energiequelle erhalten. Wofür? Zum Beispiel, um das Matroschka-Gehirn mit Strom zu versorgen - nicht weniger als einen kolossalen Supercomputer, dessen Kräfte einer künstlichen Superintelligenz dienen.

Die Idee der Dyson-Sphäre erwies sich als so aufregend, dass Stanislav Lem in seinem epochalen Buch „ The Sum of Technologies “ darauf achtete . Der große Pole kritisierte diese Idee.

Heute ist es einfacher zu sagen, wo die Dyson-Kugel nicht erwähnt wird, sie ist in allen fantastischen und spielerischen Winkeln geneigt. Ein weiterer Anstieg der Popularität war mit der Entdeckung der anomalen Leuchtkraft des Sterns KIC 8462852 im Sternbild Cygnus ("WTF-Stern") durch Astronomen verbunden . Weltmedien zufolge wurde sofort die Idee verbreitet, dass ein seltsames Flackern mit dem Bau von Außerirdischen der Dyson-Sphäre um KIC 8462852 durch Außerirdische in Verbindung gebracht werden könnte.

Motor Shkadova

( c )

Wenn Sie dachten, dass die Dyson-Sphäre der Höhepunkt der technologischen Entwicklung der Zivilisation ist, dann hatten Sie Recht. Aber Shkadovs Motor ist in Gedanken vielleicht nicht minderwertig. Warum interstellare Archen bauen und auf zerbrechlichen kleinen Schiffen an unbekannte Orte gehen? Bewegen wir unser Sternensystem! Shkadovs Motor ist eine Variation der Dyson-Kugel, die ein riesiges Sonnensegel ist. Die Idee wurde erstmals 1987 von Leonid Shkadov auf dem 38. Kongress der International Astronomical Federation in Großbritannien zum Ausdruck gebracht.

Nach dem Plan des Wissenschaftlers bewegt sich der Stern nach dem Segel, das um ihn herum gebaut wurde, und damit allen Planeten. Die Geschwindigkeit wird zwar sehr klein, aber konstant sein. Zum Beispiel würde eine Sonne mit einem Shkadov-Motor in einer Million Jahren nur 0,03 Lichtjahre zurücklegen. Aber allmählich wird die Geschwindigkeit zunehmen und in einer Milliarde Jahren wird sich unser Stern um 34.000 Lichtjahre bewegen - ein Drittel der Breite der Milchstraße . Im Rahmen eines solchen Projekts erhält der Begriff „langfristig“ eine ganz andere Bedeutung.

Theoretisch mögliche Weltraum-Megastrukturen