¿Cuánta tecnología para que funcione un ring-world?

Mi pregunta es: ¿cuál es el mínimo avance de la tecnología para que suceda tal cosa?

• Siempre que no sea un anillo alrededor de una estrella, es posible que pueda comenzar con la tecnología actual, si no le importa que solo sea pequeño (un kilómetro, o tal vez unos pocos kilómetros) de diámetro y que flote en la órbita terrestre. La parte más difícil podría ser lograr que sea autosuficiente.

• Con tecnología de futuro cercano un poco posterior, es posible que pueda construir lo mismo pero más grande , como Elysium , un hábitat espacial similar a Stanford Torus .

• Si quieres un anillo alrededor de un planeta entero, necesitas mucho más material y tecnología para construirlo, mantenerlo en su lugar y evitar que se desmorone. Es posible que desee comenzar con un planeta que ya tiene anillos, o romper en pedazos la luna de un planeta similar a la Tierra, ya que ya están en la órbita correcta, aunque incluso eso es un proyecto de ingeniería ridículamente enorme, y uno se pregunta por qué uno Me gustaría hacer esto aparte de que parece una buena idea.

• Si quieres un "mundo de anillos" adecuado alrededor de una estrella, buena suerte.Esa es tecnología de nivel absurdo, porque no solo los materiales deben ser imposiblemente fuertes, sino que la cantidad de material absurdamente fuerte que necesita es probablemente mucho más que el material total que existe en esa estrella, por lo que necesita capacidad de envío FTL para importar de otros sistemas estelares a años luz de distancia. Sin embargo, si ya tiene la tecnología para mantenerlo unido en primer lugar, tal vez pueda diseñar algo que simplemente capture el viento solar y lo acumule donde lo desee, para que se acumule en su lugar a partir del material solar... y de alguna manera se convierte en algo increíblemente fuerte, aunque probablemente también tengas que ser muy paciente para que el viento solar llegue a esa cantidad, aunque tal vez puedas dividir ese tiempo tirando de alguna manera la mayor parte del viento solar desde todas las direcciones allí,

¿Puede existir por sí mismo sin ningún tipo de elaboración? si no, ¿qué tan cerca? Es un planeta en forma de anillo algo oído hablar?

No. Los más cercanos son los anillos planetarios y los cinturones de asteroides.

Y luego, para vivir en él, asumo que necesitarías: crear/mantener una atmósfera (¿puede funcionar sin encerrarlo?) crear/mantener la gravedad (¿qué sucede cerca del borde?) ...otras cosas que surgirá...

Las versiones de baja tecnología necesitan recinto.

La gravedad se obtiene artificialmente por rotación. Cerca del borde, nada. Sobre el borde, te caes. Pero debe mantener el aire adentro, por lo que probablemente tenga paredes, acantilados, montañas o lo que sea que sea su recinto atmosférico a los lados.

Para las versiones mucho más grandes y de alta tecnología que rodean planetas y estrellas, también puede decir que tiene campos de fuerza que pueden mantener la atmósfera allí, si tiene las otras habilidades de supertecnología. O podría encerrarlos también, asumiendo que su material increíblemente fuerte tiene una versión transparente.

Otras cosas a considerar son la energía requerida para mantener todo en su lugar, sin desmoronarse, encendido, calentado, enfriado y reparado cuando las cosas golpean.

Por supuesto, rodear una estrella tiene el problema de la noche y el día, pero, de nuevo, si eres capaz de construir un mundo alrededor de las estrellas, sin duda puedes organizar cualquier tipo de visualización del cielo que desees.

Para mí, la barrera más grande para un mundo anular real a escala estelar es, si alguien alguna vez tuvo tanta tecnología y recursos, ¿por qué elegiría hacer eso con eso? Parece que habría formas mucho más eficientes de usar esos recursos divinos. Simplemente terraformaría los planetas sin vida existentes y los haría realmente agradables y llenos de entornos agradables, saludables y exuberantes donde las personas y los animales coexistieran idílicamente, y lo habría hecho miles de años antes de lo que cualquiera podría hacer un mundo circular.

Estabilidad orbital :

Los mundos anillo son inestables. Hay una atracción gravitatoria neta hacia la superficie cercana, lo que significa que una fuente de luz en el medio eventualmente caerá sobre el anillo (o, para algo del tamaño de una estrella, el anillo caerá dentro de la estrella). Necesita un sistema de estabilización activo (manipulación magnética, velas solares, chorros de actitud) para evitar que esto suceda.

Gravedad superficial :

Un mundo anular que no gira tiene una atracción gravitatoria neta hacia la superficie del anillo, pero no es muy fuerte para algo que una persona razonable consideraría un "anillo". Para que una civilización práctica viva en la superficie interior, deberás hacer girar el anillo a una velocidad bastante buena para generar gravedad a través de la fuerza centrífuga.

Resistencia de los materiales :

El material del anillo debe ser lo suficientemente fuerte como para mantenerse unido contra las fuerzas generadas por la gravedad del giro. Usando la fórmula de pared delgada para el estrés del aro (una suposición razonable para algo que la gente llamaría un "anillo"), muchas cosas se cancelan, dejando

tensión = densidad * aceleración * radio

densityes la densidad del material del que está hecho el anillo, accelerationes la gravedad superficial efectiva debido al giro y radiuses el radio del anillo. Aquí está la mala noticia: radiuses enorme. Para un anillo de solo mil kilómetros de radio, se observan tensiones de aro del orden de 10 a 100 gigapascales, lo que requiere materiales exóticos como nanotubos de carbono para mantener las cosas unidas.

Contención de la atmósfera :

Tu mundo circular necesita paredes para evitar que la atmósfera se caiga por los bordes. La altura de la atmósfera se describe mediante un parámetro llamado " altura de escala ", que depende de la temperatura y composición molecular de la atmósfera, y de la gravedad superficial efectiva. Como regla general, las paredes deben tener al menos diez alturas de escala; para un entorno similar a la Tierra, eso es alrededor de 80 kilómetros.

Manejo de sedimentos :

Si tiene algún tipo de superficie similar al suelo (a diferencia de una superficie puramente rocosa o tecnológica), necesita una forma de contrarrestar la erosión. El flujo de agua tenderá a arrastrar el suelo hacia el cuerpo de agua más cercano, y un mundo anular no tiene los ciclos geológicos para recuperarlo a través de la formación de montañas.

Conclusión :

No se va a formar un mundo anillo habitable natural. Incluso ignorando que no hay procesos conocidos que puedan formar uno, la resistencia del material y los problemas de inestabilidad orbital evitarán que se forme. Una civilización de alta tecnología puede construir uno, pero cuanto más grande sea, mayor será el nivel tecnológico requerido.

La gravedad, por lo que recuerdo de lo que he leído sobre los mundos de los anillos, debería funcionar a través de la rotación: a medida que el anillo gira alrededor de la estrella, el movimiento centrífugo mantiene todo pegado a la superficie interna. Eso significa que si caminas por el borde, probablemente te disparen directamente al espacio (aunque podría ser conveniente para una nave espacial). El efecto también sería bastante nítido.

Para que la atmósfera no se evapore por completo, necesitarías gravedad y suficiente material para que se mantenga unida. Supongo que la altura atmosférica promedio tendría que estar cerca de la de la Tierra para mantener un entorno similar. El problema es, ¿cómo evitas que se escape por los lados?

Derrame

Antes de abordar el problema de la atmósfera, veamos qué otros problemas podrían existir:

• Dado que estamos hablando de un mundo completo, necesitaríamos biomas para que el ecosistema haga su ciclo; eso significa que también necesitamos minerales y otras cosas, ya que no todo es una persona con tecnología disponible. Sin embargo, incluso las personas necesitarían tierras que sean cultivables y que no desperdicien cosas en el espacio. El objetivo de crear un mundo anular es aprovechar el poder de la estrella para la producción y la energía; a menos que hagamos algún tipo de paisaje urbano anular y todas nuestras necesidades se satisfagan mediante la transmutación de energía a materia, no podemos pasar por alto. actividades de producción que realizamos aquí en un planeta similar a la Tierra.

• Eso significa que también necesitaríamos elevación, ríos, etc., así como compensar algunos elementos faltantes, como océanos, vulcanismo y similares. Tampoco podemos desperdiciar agua, pero necesitamos una profundidad subterránea razonable.

De todos estos, no veo cómo se puede evitar tapar los lados. Es posible que no tenga que encerrarlo en todas las direcciones, pero sí en los lados; de lo contrario, el derrame eliminará la mayor parte de la atmósfera y otros elementos ambientales con bastante rapidez. No podemos sortear esto a través de la gravedad artificial, a menos que también funcione alrededor del borde, lo que crearía un mundo interior de día perpetuo y un mundo exterior de noche perpetua con algunas regiones de transición sobre el borde.

Día y noche

Un problema adicional sería el ciclo día-noche mencionado anteriormente; tal vez una solución sería tener un anillo de medio círculo interior, convirtiendo todo lo que está debajo en noche, orbitando más cerca de la estrella. Sin embargo, el problema es que puede perder calor muy rápidamente bajo la sombra; es posible que la superficie "subterránea" requiera calefacción al menos durante la noche artificial.

También podría haber un gran problema con la visibilidad del cielo. Es posible que pueda reflejar el entorno celestial utilizando el anillo interior, pero esa es una solución confusa. También puede pasar por alto la necesidad de utilizar satélites o telescopios montados en el borde. La solución ideal sería hacer los lados transparentes a las mismas longitudes de onda que la atmósfera.

La tecnología necesaria

Por lo que puedo decir, necesita suficiente tecnología para crear el andamiaje para dos anillos, tapar el anillo exterior apropiadamente, luego terraformarlo y controlar su entorno con el cuidado suficiente para mantenerlo estable. Esto requiere tanto conocimiento como equipo, lo que significaría que quien intente crear algo así o mantenerlo tendría un conocimiento muy profundo tanto de la física como de la biología, la ecología y la geología involucradas en estabilizarlo como hábitat. Todavía no he calculado los números para este tipo de cosas, pero seguramente serán astronómicos :)

Hay dos piezas de referencia para los "mundos anulares": el mundo anular de Niven, obviamente, y el toro de Stanford . Ringworld es bastante extravagante debido a su escala, pero describe en detalle el funcionamiento interno y los habitantes del anillo. Sin embargo, el Stanford Torus está muy basado en la realidad y la tecnología actual, y se habría podido lograr utilizando la tecnología actual (pero también mucho, MUCHO dinero).

Para construir algo como Stanford Torus (un hábitat de 1,8 km de diámetro que podría albergar entre 10.000 y 140.000 residentes permanentes), prácticamente se necesita una cosa: cohetes . La construcción requería llegar a la luna, establecer una base minera y materiales de conducción masiva (también conocido como catapultación) a través de L2 para ensamblarlos en L5. La ingeniería requerida fue relativamente simple; los materiales existentes y la ciencia podrían construir tal colonia. Sin embargo, construir algo como Ringworld requeriría mucha más tecnología; podría haber requerido la extracción de materiales de todos los planetas en un sistema, tal vez más. Definitivamente fuera del alcance de la civilización ub-Kardashev-type-2 .

En cuanto a vivir y mantener tal cosa, para Stanford Torus posiblemente podría sobrevivir por un tiempo (digamos décadas) siendo completamente autosuficiente, pero eventualmente necesitará mantenimiento fuera del hábitat, materias primas y demás para reparaciones. Sin embargo, para el Mundo Anillo, se requerirían niveles tecnológicos extravagantes similares, ya que una estructura de este tipo es mecánicamente inestable, la más mínima perturbación hará que pierda su posición en relación con su estrella, por lo que requerirá constantes correcciones de rumbo.

En cuanto a que tal cosa llegue a existir, no, no puede surgir naturalmente. Sin embargo, es posible idear uno que tenga tantos sistemas autónomos que sea completamente autosuficiente y no requiera mantenimiento de terceros, similar al Axiom en WALL-E.

La física de que uno simplemente suceda no es del todo convincente, como han indicado otras respuestas. Entonces, como estamos en los reinos de la ciencia ficción suave en este punto, aquí hay una forma en que puede crear uno:

Partiría de un cinturón de asteroides en una parte conveniente de la zona habitable. Quizás este cinturón de asteroides resultó de la destrucción de un planeta con vida, eso ayuda con la siguiente parte.

El siguiente requisito inverosímil es que la vida persista en este cinturón de asteroides; mi idea para esto sería algo así como una planta que desarrolla filamentos alrededor de cualquier asteroide en el que crece. Luego, estos filamentos encuentran un asteroide vecino al que se unen y la planta crece a su alrededor. Obviamente estamos en un vacío aquí, por lo que no se parecerá mucho a las plantas que entendemos, pero ya hemos prescindido de un montón de física con el fin de crear un mundo interesante, así que no voy a Preocúpese demasiado por esto: considere los árboles espaciales en las novelas de Hyperion como un buen ejemplo de este tipo de cosas.

Con el tiempo, presumiblemente mucho, nuestra vid crece a través de la mayor parte del cinturón de asteroides que puede (suponiendo que esté alimentada por la luz solar, es posible que no alcance mucho el lado oscuro) y está uniendo a los asteroides de manera muy convincente. Otros asteroides y cometas que golpean desde el exterior terminan atrapados en el sistema de vides y retenidos allí. Esto nos da una superficie sólida de "anillo" que ha surgido de forma natural.

Si desea un ciclo día/noche, puede colocarlo alrededor de los anillos de un planeta en lugar de un cinturón de asteroides, lo que también podría hacer que la escala sea un poco más manejable.

En cuanto a la atmósfera, el agua y la consiguiente ecosfera, es posible que deba crear formas de vida secundarias para eso o darles a nuestras vides propiedades aún más notables, pero creo que esto estaría dirigido por el tipo de historia que desea contar. Sin duda, tendría más sentido que una vid que tenía tantas propiedades que ayudan a la vida fuera biodiseñada en lugar de evolucionada, por ejemplo.

En el caso muy remoto e improbable de que esto pueda formarse naturalmente, las colisiones de otros cuerpos, como asteroides y cometas, lo romperían rápidamente en una parte temprana en su formación y dejarían, en el mejor de los casos, un cinturón de asteroides. Tampoco puedo ver que se forme una configuración natural que involucre cuerpos de agua y una atmósfera estable. Y otra nota... El campo magnético de la Tierra es la base para su protección contra el clima espacial y para tener un campo magnético se necesita un núcleo de hierro líquido en movimiento para generar el campo lo suficientemente fuerte como para proteger contra los eventos del clima espacial... esto me hace sentir fuertemente Dudo que la vida sea alguna vez posible como un evento 'natural' (si la siembra de vida es alguna vez natural).

Desde el punto de vista de la creación... estás más mirando el escenario de la esfera dyson. Esto comenzaría como una estación espacial en órbita alrededor de un planeta y crecería pieza por pieza hasta que sea una estructura de tamaño considerable... e incluso entonces la expansión sigue siendo muy compartimentada y se agrega a medida que se necesita/produce. Estamos un poco fuera de esto a nivel tecnológico, pero es posible que su mundo del anillo fuera creado originalmente por una raza hiper avanzada que finalmente perdió el control del anillo y miles de millones de años después, aquí estamos. Por supuesto, tendrías que implementar 'generadores de gravedad artificial' y el tipo de tecnología que una raza extremadamente avanzada podría crear.

Si quieres un anillo que una especie con un nivel tecnológico similar al nuestro podría crear... Comenzarías con un cinturón de asteroides cercano y tendrías los precursores iniciales de la colonización. Asteroides grandes individuales, huecos potencialmente minados y 'ciudades' de vivienda serían nuestro primer paso. La gravedad es un lujo en este punto y se crearía localmente (girando ese asteroide hueco, por ejemplo). Esto se expandiría a medida que se puedan colocar generadores solares en el área entre asteroides... y en el mismo escenario para la esfera Dyson de arriba, comenzaríamos a conectar asteroide con asteroide hasta que el anillo completo esté habitado (incluya una razón por la que la mayoría de la población necesita salir de la Tierra y entrar en esta estructura lo antes posible y puedes aumentar la velocidad de producción de esto. No estaría cerca de un mundo anular y más una conexión de estructuras...

Cabe señalar que las distancias aquí se vuelven un poco tontas. La Tierra tiene una circunferencia de alrededor de 41 mil km y un área de superficie en el rango de 510 millones de km cuadrados. Sin embargo, su órbita es masiva en comparación con esto a unos 940 millones de KM. En la órbita terrestre, un anillo de 10 KM de ancho (simplemente diminuto) tendría un KM cuadrado de 9.400 millones de KM cuadrados, o aproximadamente 20 veces el área de la superficie terrestre.

Ningún material en el que podamos pensar podría resistir el estrés de proporcionar gravedad de giro a algo que calificaría como un "mundo". Lo mejor que podría gestionarse sería una gran estación espacial.

Cuanto menor sea la curvatura, más rápido deberá girar para obtener el mismo nivel de gravedad efectiva, y cuanto más rápido gire, más fuerza de tracción se necesitará para evitar que todo se separe.

La materia, como estamos acostumbrados, se mantiene unida por las fuerzas electromagnéticas entre los átomos y eso simplemente no puede producir suficiente fuerza para resistir el estrés de incluso un pequeño mundo anular como uno de los orbitales de Iain Banks, y mucho menos el estrés en Ringworld de Larry Niven. . Las fuerzas dentro de un núcleo atómico son lo suficientemente fuertes como para soportar al menos el Orbital, pero construir un solo núcleo atómico en forma de anillo de 3 millones de kilómetros no funcionaría. Entonces necesitas algo mágico como el "Skrith" que usó Niven.

Una estructura "activa" que requiere energía para mantener su forma podría ayudar. Esta es una idea que se ha propuesto para resolver los problemas con los ascensores espaciales y las aeronaves de vacío. No creo que haya una manera de hacer que funcione para los mundos del anillo, particularmente no uno de escala Niven, por lo que terminas con algo como el "Campo de integridad estructural" en Star Trek, que es prácticamente mágico. También tienes un mundo que alberga cientos de veces más personas que la Tierra (como mínimo para la cosa más pequeña que podría contar como un mundo anular) que se derrumbará catastróficamente si alguna vez hay un corte de energía.

Si tienes campos de fuerza mágicos de ciencia ficción, probablemente tengas gravedad artificial. Eliminar la necesidad de la gravedad de giro elimina todos los problemas de resistencia a la tracción. Sin embargo, realmente no necesitas una forma de anillo; podrías darle la forma que quisieras: disco, tira, bucle de Moebius, etc. (Sin embargo, una botella de Klein lo empujaría sin una tecnología mágica aún más extraña)

No hace falta decir que si nada en lo que podamos pensar nos permita construir uno, entonces no ocurrirá naturalmente.

Para ponerlo en perspectiva, el sentido en el que no sabemos cómo construir estas cosas es muy parecido al que sabemos cómo construir un planeta: coloque suficiente materia en un lugar y su propia gravedad la obligará a entrar en un forma de esfera Cómo mueves tanta materia es solo un detalle. Cómo se une sin acumular tanto calor que tarde cientos de millones de años en ser habitable, o cómo se deshace del calor, es solo un detalle.

Construir mundos anulares es una forma de demostrar que una especie está "suficientemente avanzada".