🚂 🐁 ♻️ Megaestruturas espaciais teoricamente possíveis 👩🏽‍🔬 🍎 🍁

Talvez a maior parte da ficção científica por toda a sua existência - desde o " Voo para a Lua de maneira direta em 97 horas e 20 minutos ", de Jules Verne - de alguma forma opere com os produtos grandiosos do pensamento científico e de engenharia. Com o desenvolvimento do progresso, as fronteiras da imaginação de cientistas e escritores também se expandiram, e hoje as estruturas de engenharia que merecem o termo "megaestruturas" em termos de escala e coragem do design já foram descritas na literatura popular de ciência e ficção científica. Decidimos coletar uma classificação peculiar de tais estruturas. Você já está familiarizado com alguns deles e alguns serão novos.

Elevador espacial

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A idéia de um elevador foi formulada pela primeira vez por Konstantin Tsiolkovsky em 1895. Hoje, essa tecnologia é vista como a maneira futura de acesso barato e constante à baixa órbita terrestre. Um cabo que se estende ao céu por dezenas de milhares de quilômetros para uma órbita geoestacionária ao longo da qual um elevador se move, transportando mercadorias e astronautas para o espaço. Uma extremidade do cabo será fixada na superfície do planeta e a outra com um contrapeso amarrado estará localizada acima da órbita geoestacionária. Um asteróide adequado pode atuar como um contrapeso.

Idealmente, um elevador espacial deve ser um passo em direção à criação de um estaleiro espacial. De acordo com vários estudos, o elevador pode ser construído após a invenção de materiais extremamente duráveis. Por exemplo, os nanotubos de carbono são considerados um material promissor. Embora alguns cientistas duvidem que mesmo a força desse material será suficiente para que o cabo não quebre.

Stanford Thor

Esta é a primeira e a menor das estruturas habitáveis em anel da nossa lista. O Stanford Tor ganhou esse nome graças a um programa de desenvolvimento de sistemas de engenharia de 10 semanas, realizado em 1975 entre estudantes da Universidade de Stanford. Nesse ano, um grupo de estudantes propôs a criação de uma estação de colônias habitadas para 10.000 habitantes na forma de uma estrutura toroidal com um diâmetro de 1,8 km. Mais precisamente, pareceria uma roda: no centro da estação foi proposto colocar um “cubo”, consistindo de um sistema de espelhos que refletem a luz no interior do toro.

O cubo deve ser conectado ao aro por meio de corredores de transporte radial, e as travas de amarração devem estar localizadas nele. Para garantir a gravidade artificial em um nível de 1 g, a estação gira em torno de um eixo que passa perpendicularmente ao plano do toro a uma velocidade de 1 revolução por minuto. O próprio toro pode ser fechado - ou seja, pode ser um tubo em loop, ou aberto, na forma de um sulco em loop. No segundo caso, a atmosfera é mantida dentro da estação devido à força centrífuga.

Devo dizer que a idéia de criar um assentamento de estação rotativa toroidal não pertence aos estudantes de Stanford. Esse conceito é mencionado no livro de Herman Potochnik (1928), em uma das obras de Werner von Braun (1952), bem como no filme científico soviético " The Road to the Stars""Ano de 1957.

A idéia de construir estações espaciais na forma de um toro é muito popular em ficção científica, jogos de computador e cinema. Uma das versões mais famosas é retratada no filme cult " Space Odyssey of 2001 ".

Uma versão muito maior do toro de Stanford (com algumas reservas) é mostrada no filme Elysium (2013), onde um anel de 40 quilômetros - tipo aberto - abriga 10 milhões de habitantes.

Bernal Orb

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Em 1929, John Bernal apresentou a idéia de um assentamento espacial na forma de uma esfera rotativa oca preenchida com uma atmosfera amigável para os seres humanos. Com um diâmetro de 16 km, essa esfera pode se tornar um lar para 20.000 a 30.000 pessoas. É verdade que um nível de gravidade bastante confortável é fornecido apenas no cinturão equatorial.

Estações construídas como uma esfera Bernal são encontradas em várias obras e jogos fantásticos. Por exemplo, no jogo "Mass Effect" (Estação "Gagarin"), ou no romance " 2312 " de Kim Stanley Robinson, onde o papel das esferas Bernal é desempenhado por asteróides escavados por dentro.

Cilindro O'Neill

Em 1974, Gerard O'Neill, em seu artigo "Colonização espacial" para a Physics Today, descreveu a idéia de uma estação cilíndrica gigante . Um cilindro de 32 km de comprimento e 8 km de diâmetro consiste em seis seções alternadas longitudinais: três transparentes e três habitadas. Fora do cilindro, em frente às “janelas”, existem espelhos gigantes para direcionar a luz solar para dentro do cilindro. A gravidade é fornecida por força centrífuga. Cada um dos três segmentos habitados representa "países" separados. Também existem anéis externos separados de maior diâmetro para a agricultura, bem como seções industriais externas localizadas ao longo do eixo de rotação fora dos cilindros.

Cada país pode acomodar até um milhão de habitantes e ainda mais com um aumento no diâmetro e / ou comprimento do cilindro. Segundo O'Neill, os cilindros podem atingir 24 km de diâmetro e 120 km de comprimento. A área útil dentro desses gigantes seria de cerca de 18.000 quilômetros quadrados.

Apesar do fato de as estações cilíndricas receberem o nome O'Neill, uma idéia semelhante foi descrita no romance de Arthur Clark, “ A Date with Rama ”, publicado em 1973. Portanto, é possível que a idéia tenha sido levantada pelos estudantes de O'Neill e sujeita a um estudo detalhado.

A partir de exemplos recentes do uso do cilindro O'Neill, o filme Interstellar (Cooper Station) pode ser citado .

Estrela da morte

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A megaestrutura mais famosa da ficção científica . De acordo com a literatura do universo de Guerra nas Estrelas, várias estações espaciais foram construídas e elas foram convocadas a manter os súditos do Império sob controle - o que poderia ser pior do que destruir um planeta inteiro?

Em diferentes partes do épico cósmico, os diferentes diâmetros das Estrelas da Morte são indicados: de 120 a 900 km de diâmetro. A propósito, a menor estação de diâmetro fica perto de Epimeteu , o satélite de Saturno , e Pak , o satélite de Urano . A equipe da Estrela da Morte é de cerca de 8 milhões de pessoas.

Cassus globo

O projeto dessa megaestrutura foi proposto pelo arquiteto e artista suíço Christian Waldfogel em 2004. Este é um icosaedro geodésico achatado dos polos com duas seções transparentes gigantes para iluminação. A gravidade é fornecida tradicionalmente - por rotação. O diâmetro da estrutura é de 85.000 km (perto da Terra - cerca de 12.600 km). Dois segmentos da esfera estão disponíveis para viver, localizados um em frente ao outro na zona equatorial, com o mais alto nível de gravidade. Em zonas "tropicais" mais altas, áreas agrícolas podem ser localizadas e as regiões polares, com sua microgravidade, podem ser usadas como armazéns originais e locais industriais.

Na verdade, de acordo com o plano de Waldfogel, ... todo o conteúdo da Terra deve ser colocado dentro da esfera. Ou seja, o planeta precisará ser virado do avesso e criar uma atmosfera artificial, oceanos e continentes. Plano bastante ousado. É verdade que o autor não fala sobre onde e como esperar a humanidade transportar o conteúdo do planeta.

Mundo anel

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Em 1970, o romance de Larry Niven, The World of the Ring, foi lançado . Este não é um toro miserável na órbita da Terra - é um anel fechado habitado em torno de uma estrela. O raio é de 1 unidade astronômica, a largura do anel é de 1,6 milhão de km e o comprimento é de 940 milhões de km. Apenas uma quantidade inimaginável de espaço livre para o desenvolvimento de uma civilização altamente desenvolvida. E essa civilização deve ser MUITO altamente desenvolvida para poder construir um mundo circular. Você vai rir, mas aqui não foi sem rotação para criar gravidade e manter a atmosfera. Como em um mundo como esse não existe um ciclo natural do dia e da noite, aqui é criado artificialmente usando refletores retangulares girando em órbitas dentro do anel com uma velocidade angular diferente.

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A idéia de mundos em anel é refletida nos atiradores de Halo, no entanto, as dimensões são muito mais modestas lá - apenas 10.000 km de diâmetro, e giram em torno de outros planetas. Os mundos em anel também são encontrados no ciclo de romances de Ian Banks sobre Cultura - seu diâmetro é de 3 milhões de quilômetros. Um pouco menor que o original, mas você definitivamente não terá que sofrer com espaços apertados e lutar por território.

Disco de Alderson

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Este é um desenvolvimento adicional da idéia do mundo do anel: já estamos falando em criar um disco artificial em torno de uma estrela com vários milhares de quilômetros de espessura. O autor da idéia é Daniel Alderson , que participou da redação do software para as sondas Voyager 1 e Voyager 2 . Em relação ao sistema solar, a borda externa do disco deve passar entre Marte e Júpiter.

Ao longo do perímetro da borda interna do disco, de frente para a estrela, existe um muro alto que protege parcialmente contra radiação prejudicial. A área habitável do disco é ... habitável. Como no caso dos planetas, as partes interna e externa do disco não são adequadas para a existência humana - a estrela é muito quente, a borda externa é muito fria. Embora as realizações técnicas das pessoas do futuro, capazes de criar TAL, possam muito bem tornar áreas habitadas e menos favoráveis do disco. Nesse caso, será possível viver nas duas superfícies do disco. Ao mesmo tempo, criará força gravitacional suficiente direcionada perpendicularmente ao seu plano para que as pessoas possam viver confortavelmente.

De acordo com cálculos aproximados, a massa desse disco excederá a massa do Sol. Além disso, o volume necessário de material é muitas vezes maior que a quantidade disponível no sistema solar. É verdade que esse disco não pode ser construído a partir de pedras comuns; não há força suficiente para isso. Portanto, a construção dessa estrutura exigirá a criação de materiais completamente novos de enorme resistência, e sua produção não é nem em escala planetária, mas em escala "sistêmica".

O disco de Alderson é raramente mencionado na literatura. Por exemplo, nos quadrinhos Ultraverse e Missile Gap , de Charles Strauss.

Dyson Orb

Outra megaestrutura é muito popular entre os fãs de ficção científica e futurismo. Inicialmente, a idéia foi expressa por Olaf Stapldon na história " O Criador das Estrelas ". Mas popularizou seu famoso físico Freeman Dyson . A esfera de Dyson é uma esfera (obrigado, Cap), construída em torno de uma estrela e coletando toda a energia emitida por ela. Segundo o próprio Dyson, a esfera não deve cobrir completamente a estrela.

A civilização, cujos avanços tecnológicos e necessidades de energia levaram à criação da esfera de Dyson, receberá uma fonte inesgotável e colossal de energia. Para que? Bem, por exemplo, para fornecer eletricidade ao cérebro de Matryoshka - nada menos que um supercomputador colossal, cujos poderes servem para uma superinteligência artificial.

A idéia da esfera de Dyson acabou sendo tão empolgante que Stanislav Lem, em seu livro de época " The Sum of Technologies ", prestou atenção a ela . O grande polonês criticou essa idéia.

Hoje é mais fácil dizer onde a esfera de Dyson não é mencionada, é inclinada em todos os ângulos fantásticos e de jogo. Outro aumento na popularidade foi associado à descoberta pelos astrônomos da luminosidade anômala da estrela KIC 8462852 na constelação Cygnus ("estrela WTF"). De acordo com a mídia mundial, circulou imediatamente a idéia de que um estranho tremor poderia ser associado à construção por alienígenas da esfera Dyson em torno da KIC 8462852.

Engine Shkadova

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Se você pensava que a esfera de Dyson é o apogeu do desenvolvimento tecnológico da civilização, estava certo. Mas o motor de Shkadov , talvez, não é inferior em pensamentos. Por que construir arcas interestelares e ir para lugares desconhecidos em pequenos navios frágeis? Vamos mudar o nosso sistema estelar! O motor de Shkadov é uma variação da esfera de Dyson, que é uma vela solar gigante. A idéia foi expressa pela primeira vez por Leonid Shkadov em 1987, no 38º Congresso da Federação Astronômica Internacional do Reino Unido.

De acordo com o plano do cientista, a estrela se moverá após a vela construída em torno dela e com todos os planetas. É verdade que a velocidade será muito pequena, mas constante. Por exemplo, um Sol com um motor Shkadov viajaria apenas 0,03 anos-luz em um milhão de anos. Mas gradualmente, a velocidade aumentará e, em um bilhão de anos, nossa estrela se moverá em 34.000 anos-luz - um terço da largura da Via Láctea . Na estrutura de um projeto, o termo "longo prazo" assume um significado completamente diferente.

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