Мегаструктура - Megastructure

Не путать с Надстройка или Небоскреб.
Для использования в других целях см. Мегаструктура (значения).

В Великая китайская стена длиной 6 352 км или 3947 миль представляет собой мегаструктуру. Этот снимок был сделан недалеко от Пекина в феврале 2005 года.

А мегаструктура - очень большой искусственный объект, хотя пределы его размеров значительно различаются. Некоторые применяют этот термин к любому особенно большому или высокому зданию.[1][2] Некоторые источники определяют мегаструктуру как огромное самонесущее искусственное сооружение. Продукция мегамасштабная инженерия или астроинженерия мегаструктуры. Нижняя граница мегаструктурного проектирования может рассматриваться как любое сооружение, имеющее длину одного измерения в 1 мегаметр (1000 км).

Большинство проектов мегаструктур невозможно построить с использованием современных промышленных технологий. Это делает их примеры дизайна спекулятивная (или исследовательская) инженерия. Те, которые можно было легко построить, квалифицируются как мегапроекты.

Мегаструктуры также являются архитектурный Концепция, популярная в 1960-х годах, когда город мог быть заключен в одно здание или относительно небольшое количество соединенных между собой зданий. Такие аркология концепции популярны в научная фантастика. Мегаструктуры часто играют роль в сюжете или сеттинге научно-фантастических фильмов и книг, таких как Свидание с Рамой к Артур Кларк.

В 1968 году Ральф Уилкоксен определил мегаструктуру как любую структурную структуру, в которую впоследствии могут быть установлены, демонтированы и заменены комнаты, дома или другие небольшие здания; и который имеет возможность «неограниченного» расширения. Этот тип каркаса позволяет структуре адаптироваться к индивидуальным пожеланиям жителей, даже если они меняются со временем.[3]

Другие источники определяют мегаструктуру как «любую застройку, в которой плотность застройки способна поддерживать услуги и объекты, необходимые для того, чтобы застройка превратилась в автономное сообщество».[4]

Такие мегаструктуры спроектировали многие архитекторы. Некоторые из наиболее известных таких архитекторов и архитектурных групп включают Движение метаболистов, Архиграмма, Седрик Прайс, Фрей Отто, Constant Nieuwenhuys, Йона Фридман, и Бакминстер Фуллер.[5]

Существующий

Есть сооружения, которые можно считать мегаструктурами, например,

Сети автомобильных или железных дорог и совокупности зданий (города и пригороды) обычно не считаются мегаструктурами, несмотря на то, что часто квалифицируются по размеру. Однако экуменополис может претендовать.

Предложенный

  • Атлантропа, а гидроэлектростанция быть построенным через Гибралтарский пролив, опуская поверхность Средиземное море на целых 200 метров.
  • Трансглобальное шоссе системы автомобильных дорог, которые свяжут все шесть обитаемых континентов Земли. Автомагистраль будет соединять новые и существующие мосты и туннели, улучшая не только наземный транспорт, но и потенциально предлагая канал для инженерных сетей.
  • Девятое облако - это предложение Бакминстера Фуллера о сфере тенсегрити радиусом в милю, которая была бы достаточно большой, чтобы парить в небе при нагревании всего на один градус выше температуры окружающей среды, создавая среду обитания для мини-городов с тысячами людей в каждой «девятке облаков». . Фуллер также предложил морской аналог, состоящий из полого террасированного плавающего тетраэдра из железобетона размером в одну милю от вершины до вершины, поддерживающего население в миллион человек, живущих в жилых модулях с воздушным размещением снаружи с необходимой инфраструктурой, обеспечивающей коммунальные услуги (вода, электричество, канализация и др.) внутри. Модули будут иметь стандартизованные вспомогательные порты, чтобы их можно было полностью использовать в течение нескольких минут после прибытия, и впоследствии их можно было отсоединить и переместить в другие такие города.

Теоретическая

Был предложен ряд теоретических конструкций, которые можно рассматривать как мегаструктуры.

Звездная шкала

Схема в разрезе идеализированного Оболочка Dyson - вариант оригинальной концепции Дайсона - 1 Австралия в радиусе.

Большинство предложений о мегаструктурах звездного масштаба - это проекты, позволяющие использовать энергию солнечноподобной звезды, при этом, возможно, сохраняя гравитацию или другие атрибуты, которые сделали бы ее привлекательной для развитой цивилизации.

  • В Диск Алдерсона представляет собой теоретическую структуру в форме диска, внешний радиус которого эквивалентен орбите Марса или Юпитера, а толщина составляет несколько тысяч миль. Цивилизация могла жить по обе стороны, удерживаемая гравитацией диска, и все же получать солнечный свет от звезды, подпрыгивающей вверх и вниз в середине диска.
  • А Сфера Дайсона (также известная как оболочка Дайсона) относится к структуре или массе вращающихся по орбите объектов, которые полностью окружают звезду, чтобы полностью использовать ее солнечную энергию.
  • А Матрешка мозг представляет собой собрание нескольких Концентрический Сферы Дайсона, использующие звездную энергию для вычисление.
  • А Звездный двигатель либо использует разницу температур между звездой и межзвездным пространством для извлечения энергии, либо служит Подруливающее устройство Шкадова.
  • А Подруливающее устройство Шкадова ускоряет всю звезду в пространстве, выборочно отражая или поглощая свет с одной стороны от нее.
  • Топополис (также известный как Cosmic Spaghetti) представляет собой большую трубу, которая вращается для создания искусственной гравитации.
  • А Кольцо (или Niven Ring) - это искусственное кольцо, окружающее звезду, вращающееся со скоростью, превышающей орбитальную, для создания искусственной гравитации на ее внутренней поверхности. Невращающийся вариант представляет собой прозрачное кольцо из пригодного для дыхания газа, создающего непрерывную микрогравитационную среду вокруг звезды, как в одноименном Дымовое кольцо.

Связанные структуры, которые не могут быть классифицированы как отдельные звездные мегаструктуры, но встречаются в аналогичном масштабе:

  • А Рой Дайсона представляет собой сферу Дайсона, состоящую из отдельно вращающихся элементов (включая большие среды обитания), а не из одной сплошной оболочки.
  • А Пузырь Дайсона является сферой Дайсона, в которой отдельные элементы статиты, неорбитальные объекты, удерживаемые в воздухе давление солнечного света.

Планетарный масштаб

  • А Кольцо Епископа, Гало или Орбитальный это космическая среда обитания, похожая на Нивенское кольцо, но намного меньше ее. Вместо того, чтобы быть центрированным на звезде, он вращается вокруг звезды, и его диаметр обычно равен порядок величины планеты. При наклоне кольца относительно его орбиты внутренняя поверхность будет испытывать почти обычный дневной и ночной цикл. Из-за его огромных размеров среда обитания не должна быть полностью закрытой, как Стэнфордский тор, вместо этого его атмосфера будет сохраняться исключительно за счет центростремительной силы тяжести и боковых стен, что позволит открытому небу.
  • Глобус Кассус это гипотетический предлагаемый проект по превращению планеты Земля в гораздо больший, полый, искусственный мир с экосферой на его внутренней поверхности. Эта модель служит инструментом для понимания реальных процессов функционирования мира.
  • Shellworlds или паратерраформирование - это надутые оболочки, удерживающие воздух под высоким давлением вокруг безвоздушного мира, чтобы создать пригодную для дыхания атмосферу.[8] Давление содержащегося в нем воздуха поддерживает вес снаряда.
  • Миры с полностью полыми оболочками также могут быть созданы в планетарном или большем масштабе с помощью одного только содержащегося газа, также называемого гравитационными шарами, до тех пор, пока внешнее давление содержащегося в нем газа уравновешивает гравитационное сжатие всей конструкции, в результате чего нет чистой силы на ракушка. Масштаб ограничен только массой заключенного газа, оболочка может быть сделана из любого примитивного материала. Оболочка может иметь дополнительную атмосферу снаружи.[9][10]
  • Это также может относиться к терраформированный или искусственные планеты с несколькими концентрическими слоями.

Орбитальные структуры

  • An орбитальное кольцо представляет собой динамически возвышающееся кольцо, расположенное вокруг Земли, которое вращается с угловой скоростью, превышающей орбитальную скорость на этой высоте, стационарные платформы могут поддерживаться избыточным центростремительным ускорением суперорбитального кольца (в принципе аналогично Цикл запуска ), а наземные тросы могут поддерживаться на стационарных платформах.
  • В Сфера Бернала это предложение о космической колонии с максимальным диаметром 16 километров.
  • Космические станции с вращающимся колесом, такой как Стэнфордский тор, представляют собой космические станции в форме колеса, которые создают искусственную гравитацию путем вращения. Типичные конструкции включают транспортировочные спицы к центральному узлу, используемому для стыковки и / или исследования микрогравитации.
  • Связанные концепции, О'Нил и Маккендри Обе цилиндры представляют собой пары вращающихся в противоположных направлениях цилиндров, содержащих внутри жилые зоны и создающих 1g на их внутренних поверхностях за счет центростремительного ускорения. Масштаб каждой концепции исходил из оценки самого большого 1-граммового баллона, который мог быть построен из сталь (О'Нил) или углеродное волокно (МакКендри).[11][12]
  • Полые астероиды (или Миры пузырей или Террария ) вращаются вокруг своей оси для имитации силы тяжести и наполняются воздухом, что позволяет им жить внутри. Согласно некоторым представлениям, астероид нагревается до расплавленной породы и надувается до своей окончательной формы.[13][14]

Трансорбитальные конструкции

Одна концепция для космический лифт привязан к мобильной морской платформе.
Основная статья: Нераакетный запуск в космос
  • А Skyhook это очень длинный трос, свисающий с орбиты.
  • А космический лифт это привязь, которая прикреплена к земле и простирается за пределы высоты геостационарной орбиты, так что центростремительная сила превышает силу тяжести, оставляя конструкцию под легким внешним напряжением.
  • А космический фонтан представляет собой динамически поддерживаемую конструкцию, поддерживаемую импульсом масс, которые на высоких скоростях поднимаются от земли вверх.
  • А цикл запуска (или петля Лофстрема) - это железная петля длиной 2000 км с динамической опорой, которая поднимается по дуге до 80 км, по которой движется маглев машины при достижении орбитальной скорости.
  • StarTram поколения 2 это маглев стартовая линия, простирающаяся от земли до 96% массы атмосферы, поддерживается магнитной левитацией.
  • А ротоватор представляет собой вращающийся трос, нижний конец которого движется в направлении, противоположном орбитальной скорости троса, уменьшая разницу в скорости относительно земли и, следовательно, уменьшая скорость встречи; верхняя оконечность также движется со скоростью, превышающей орбитальную, что позволяет перемещаться между орбитами без ракетного топлива. В безвоздушном мире, таком как Луна, нижняя часть может касаться земли с нулевой горизонтальной скоростью.[15] Как и любой привязка обмена импульсом, орбитальная энергия приобретается или теряется при передаче.

Вымышленный

В художественной литературе появился ряд сооружений, которые можно считать мегаструктурами.

Звездная шкала

  • В Оболочка Dyson появился в много художественных произведений, в том числе Звездный путь Вселенная.
  • Ларри Нивен серия романов, начинающаяся с Кольцо В центре внимания и возникла концепция мира колец, или кольца Нивена. Мир-кольцо - это искусственное кольцо с радиусом примерно равным радиусу орбиты Земли (1 Австралия ). В центре присутствует звезда, и кольцо вращается, создавая перегрузки с внутренними стенками, удерживающими атмосферу. Структура нестабильна, и от автора требовалось включить обходные пути в последующих романах, посвященных ей.
  • в манга Виноват! мегаструктура представляет собой обширный и хаотический комплекс из металла, бетона, камня и т. д., который покрывает Землю и ассимилирует Луну, и в конечном итоге расширяется, чтобы охватить объем, превышающий орбиту Юпитера.
  • В Белый свет к Уильям Бартон и Майкл Капобианко, а Топополис представлен как захватывающий всю вселенную.
  • в Хичи книги Фредерик Поль раса чистых энергетических существ, называемая Врагом, построила Кугельблиц, черную дыру, состоящую из энергии, а не материи.
  • в Xeelee серия книг Стивен Бакстер, одноименная инопланетная раса построила Кольцо, мегаструктура из космические струны, охватывающий более 10 миллионов световых лет.
  • В Фрилансер, Оболочка Дайсона Дом'Кавоша, населенная расой дронов, созданной Дом'Кавошем, Кочевниками. Это достигается через гиперврата, созданные теми же создателями, что и сфера Дайсона.
  • В Сага о кукушке серия романов Стена вокруг звезды упоминает предложение построить сферу супер-Дайсона, полностью закрывающую Галактический Центр.
  • Название романа Спираль к Эрик Браун непосредственно ссылается на спиральную мегаструктуру звездного масштаба. Различные типы окружающей среды и среды обитания разбросаны по строению, в то время как их различное расстояние от центральной звезды влияет на климат.
  • Кварги в игре Endless Sky показаны строящими массивное кольцо вокруг одной из своих звезд, диаметр которого, скорее всего, составляет около одной астрономической единицы. Полную версию этого можно также найти в другом месте.
  • В Space Empires 4 и 5 игрок может строить миры сфер и миры-кольца вокруг звезд.
  • В дополнении Utopia для видеоигры Stellaris, игрок может строить как миры-кольца, так и сферы Дайсона вокруг звезд.
  • Деннис Э. Тейлор роман 2020 года Небесная река особенности Топополис построенный вокруг инопланетной системы. Различные сегменты строения построены с учетом искусственного климата и погоды.

Планетарный и орбитальный масштаб

  • Несколько построек из вымышленного Гало вселенная:
    • Оригинальные двенадцать Ореолы, видел в Halo: Cryptum, были 30 000 километров в диаметре; отдельный массив из шести ореолов имеет диаметр 10000 километров, причем один из первоначальных двенадцати позже уменьшился до этого размера в Halo: Primordium.
    • Ковчег представляет собой структуру диаметром 127 530 км, из которой можно активировать Массив Ореолов, способный создавать Ореолы длиной 10 000 км. "Большой" Ковчег, увиденный в Cryptum и Primordium, способен производить ореолы длиной 30 000 км.
    • Оникс - это искусственная планета, полностью сделанная из Стражей Предтеч (продвинутых роботов-репликаторов). По своей сути это «мир щитов», заключенный в поток пространство, то есть примерно один астрономическая единица в диаметре. Гораздо меньший по размеру Shield World 0459 (примерно 1,400 км в диаметре) - место действия второй половины Halo Wars. Третий мир щитов, Реквием, является основным местом действия Halo 4. Реквием - это искусственная полая планета, заключенная в некую Сферу Дайсона.
    • Высокая благотворительность, мобильная планетоидная станция Ковенанта
  • Звезда Смерти из Звездные войны
  • в Доктор Кто эпизоды Украденная Земля и Конец путешествия, космическая станция размером с планету, известная как The Crucible, построена далеками, геноцидной инопланетной расой, и способствует Реальность бомба, оружие, предназначенное для уничтожения всей мультивселенной. Крусибл также содержал достаточно далеков, чтобы уничтожить вселенную, в которой они находились, даже без бомбы. Доктор.
  • В Соник Приключение 2 и Shadow The Hedgehog, Пушка Затмения - это уничтожающее планету ОМП, созданное внутри Ковчега Космической Колонии.
  • Машина Бастера III из Gunbuster.
  • Культура Орбиталь
  • В CGI 2013 г. аниме кино, Капитан космических пиратов Харлок, Юпитерианский ускоритель - древний, похожий на Звезду Смерти Оружие массового поражения который использует энергию от Юпитера атмосфера, чтобы создать большой луч интенсивного света, достаточно сильный, чтобы уничтожить всю планету.
  • Сидония, главный корабль и дом миллионов людей, 1000 лет в будущем в манге и аниме Knights of Sidonia, созданный после разрушения земли вместе с другими безымянными кораблями-семенами.
  • Трантор, столица межзвездной империи в Айзек Азимов с Серия Foundation, является экуменополис, планета, полностью покрытая одним огромным металлическим зданием, с одним лишь небольшим зеленым пространством: территория дворца Императора.
  • Корусант, столица в Звездные войны Вселенная полностью покрывает свою планету-хозяин. Он служит столицей сначала Республики, а затем и Первой Галактической Империи.
  • В Галактическая пушка от Звездные войны Вселенная, большая космическая станция предназначен для уничтожения всего планеты со всех концов галактики можно считать мегаструктурой, потому что ее размер превышает семь километров.
  • В Станция Centerpoint, от Звездные войны Вселенная, сферическая космическая станция длиной 350 км в Точка лагранжиана между планетами Талус и Тралус в Кореллия система. Это был гигантский древний гиперпространственный тракторный луч, с помощью которого древняя раса, известная как Небожители, создала звездную систему Кореллии. С помощью притягивающего луча целые планеты можно было перемещать через гиперпространство и выстраивать на их настоящие орбиты вокруг центральной звезды. С другой стороны, ту же технологию можно использовать как оружие для уничтожения даже звезд. Внутри главной сферы огромное жилое пространство под названием Hollowtown было домом для многих людей, точно так же, как и внутри сфера Дайсона.
  • В Ори Супервейт видел в ряде эпизодов Звездные врата SG1 можно отнести к мегаструктуре
  • В Автостопом по Галактике серии, Земля, как и другие планеты, были искусственными мегаструктурами. Земля была задумана как гигантский компьютер и была построена расой существ, которые зарабатывали на жизнь производством других планет.
  • Звездная кузница из Звездные войны: Рыцари Старой Республики
  • Мата-Нуи в БИОНИКЛ франшиза классифицируется как мегаструктура. По сюжету он огромный робот ростом с планету, а внутри его тела каждый житель Вселенной БИОНИКЛ (Маторан, Тоа и т. д.) все живут, не подозревая, что они живут внутри огромной космической сущности.
  • в Роботех Хейдон IV - это искусственно созданная киберпланета с гражданами-андроидами.
  • в Захватчик Зим эпизод "Planet Jackers ", два пришельца окружают Землю фальшивым небом, чтобы бросить его на свое солнце.
  • Кошмар крепость из Кирби: Вернувшись в Я! можно классифицировать как мегаструктуру, потому что она размером с небольшую планету.
  • В нескольких работах Артур Кларк пишет об огромной полой трубке, впервые описанной в Свидание с Рамой (1973), и населен разными расами.
  • Цитадель в Массовый эффект Вселенная - это огромная космическая станция, построенная древней расой машин под названием Жнецы за миллионы лет до игр серии. В момент Mass Effect 2, его население составляет 13,2 миллиона человек.
  • В игре Дельта-удар ВВС большой космический лифт, называемый лифтом Хирона, используется для отправки припасов в космос.
  • в Warhammer 40,000 серии, Императорский дворец (место Золотого Трона, где Император Человечества остается в живых на неопределенный срок) можно рассматривать как мегаструктуру. Дворец представляет собой комплекс построек, охватывающих весь континент, с Золотым троном, расположенным на территории, простирающейся через все Гималаи.
  • В фильме Элизиум, роскошная космическая станция (a Кольцо Епископа ), называемый Элизиумом, проживает богатое население человеческого вида.
  • Большие вращающиеся космические станции - один из основных предметов научной фантастики, в том числе Артур Кларк роман 2001: Космическая одиссея, боевая школа из Игра Эндера, и одноименный Вавилон 5.
  • Полые астероиды фигурируют в различных художественных произведениях, таких как Ким Стэнли Робинсон роман 2312, Ларри Нивен с Известное пространство, а авторы научной фантастики Золотого века любят Кларк и Азимов.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ "о Мегаструктуре" В архиве 2008-10-07 на Wayback Machine
  2. ^ «Современный городской пейзаж» Э. К. Рельф
  3. ^ Пейн, Энтони (15 сентября 2008 г.). «Мега структура». Архитектурное обозрение, The - через FindArticles.com.
  4. ^ «Формы будущего и дизайн для устойчивых городов» Майкл Дженкс, Никола Демпси 2005
  5. ^ «Мегаструктура перезагружена: мегаструктура»
  6. ^ Дамиан Циммерман, Примеры использования ICE: Великая Китайская стена, Декабрь 1997 г.
  7. ^ nscb.gov.ph, ФАКТЫ И ЦИФРЫ, провинция Ифугао В архиве 2012-11-13 в Wayback Machine
  8. ^ «Оболочечные миры - подход к терраформированию лун, малых планет и Плутоидов», К. Л. Рой; Р. Г. Кеннеди III; Д. Э. Филдс, 2009, JBIS, 62, 32-38
  9. ^ Дани Эдер [1]
  10. ^ «Анализ Ederworld (концентрические гравитационные шары для максимального увеличения объема)». Гравитационные космические шары. 11 декабря 2013 г.. Получено 30 июн 2020 - через blogspot.com.au.
  11. ^ О'Нил, Джерард К. (1977). Высокий рубеж: человеческие колонии в космосе. Уильям Морроу и компания. ISBN  0-688-03133-1.
  12. ^ Маккендри, Томас Лоуренс (9–11 ноября 1995 г.). Влияние технических параметров молекулярной нанотехнологии на ранее определенные архитектуры космических систем. Четвертая Форсайт-конференция по молекулярной нанотехнологии. Пало-Альто, Калифорния.
  13. ^ Коул, Дэндридж М.; Кокс, Дональд В. (1964). Острова в космосе: вызов планетоидов. Филадельфия: Chilton Book Co. КАК В  B0007DZSR0.
  14. ^ Нивен, Ларри (1974). "Больше чем миры ". Дыра в космосе. Нью-Йорк: Баллантайн Книги. С. 111–126. КАК В  B002B1MS6U.
  15. ^ "Тросовый транспорт с НОО на поверхность Луны" В архиве 2011-05-17 на Wayback Machine, Роберт Л. Нападающий, 1991, 27-я Конференция по совместным двигательным установкам, AIAA 91-2322

внешняя ссылка