Estoy planeando enviar una nave colonial en un viaje prolongado y multigeneracional a una estrella distante. Mi nave colonial es un esferoide achatado, de 2 km de largo en su eje mayor y 1 km de ancho en su eje más corto. Está construido con tecnología de futuro cercano, con generación de energía proporcionada por plantas de fusión y empuje a través de una gran variedad de velas solares, que están montadas en módulos de control externos y no ocupan gran parte del espacio "interno" en el barco. Las velas pueden expandirse a un área enorme, pero principalmente usan cambios de albedo para moverse en función de la presión solar, por lo que su control no grava en gran medida los sistemas de suministro de energía del barco.
Internamente, tengo mis sistemas de generación de energía ubicados a lo largo del eje central de la nave, con todas las áreas técnicas y la industria agrupadas alrededor de ellos. Siguiendo mi sección industrial, que debe producir y reciclar todos los bienes para la población de mi barco, tengo módulos de vivienda y comercio que envuelven el núcleo en capas cilíndricas, con granjas y áreas naturales que forman las capas más externas. Espero que las áreas naturales sean responsables de la mayor parte del reciclaje orgánico y la filtración de aire en el barco, aunque hay un sistema de respaldo de depuradores atmosféricos para mantener una atmósfera respirable en caso de una falla biológica en los módulos naturales. Todo el barco está cerca de un entorno de gravedad cero, con la excepción de varios módulos de ejercicio, que generan gravedad artificial al girar alrededor del resto de la nave. Estos giran suavemente el resto de la nave, de acuerdo con la conservación del momento angular, lo que da como resultado una gravedad muy suave que actúa sobre el resto de la nave, lo que lleva a que los objetos se asienten lentamente hacia la dirección "arriba" en el transcurso de varios minutos.
Se espera que el viaje dure al menos varios siglos, por lo que la mayoría de los sistemas del barco deberán reemplazarse/mantenerse a través de las instalaciones a bordo varias veces. La tecnología ha progresado hasta el punto en que la forma más eficiente en el espacio para manejar esto es reciclando todos los materiales, en lugar de llevar piezas de repuesto, aunque los métodos de fabricación siguen siendo muy similares a los que tenemos hoy, en lugar de usar nanobots o similares.
Si empaqueto todos mis sistemas esenciales de la manera más eficiente posible, ¿cuántos colonos puedo esperar que quepan a bordo de mi barco?
Puede que se necesite 1 acre en la tierra para alimentar a una sola persona, pero eso depende del suelo, el sol y los animales. El ganado sería bastante ineficiente para ocupar espacio, y no se pueden cultivar plantas "naturalmente", por lo que la hidroponía tiene mucho más sentido. Dado que tiene energía de fusión disponible, asumo que los invernaderos hidropónicos pueden alimentar a un humano con mucha más eficiencia que 1 acre por persona. Una fuente dice que es aproximadamente 10 veces más eficiente en agua y tierra.
También tenga en cuenta que las vacas comen mucho grano. Una libra de carne requiere aproximadamente 10 veces más agua para producir en comparación con una libra de soja. Sería mejor si la mayoría de su población fuera vegetariana, a menos que el tamaño de la población no sea crítico y usted quisiera el ganado para poblar el destino (o como una recompensa de lujo).
Además, sería mejor poner tantas cosas como sea posible entre tus humanos y el exterior. La radiación fuerte hará que tu nave no tenga sentido si la tripulación no está adecuadamente protegida. Puedes usar agua como escudo, o plomo. Pero probablemente sea mejor poner la mayor cantidad de mecánica posible hacia el exterior (pero mantenga los componentes electrónicos sensibles cerca del interior). Si su reactor de fusión funciona con D/T, entonces puede usar agua pesada como combustible y mantenerla cerca de la capa más externa.
Un acre es aproximadamente . La hidroponía puede reducir eso a tal vez , así que digamos . Por lo tanto, debe asignar al menos este espacio por colono. Siempre que su "espacio personal" sea mucho menor que esto, eso se convierte principalmente en un error de redondeo, y el resto del espacio se puede usar para energía, soporte vital, fabricación/reciclado, transporte, etc. Entonces, en ausencia de una mejora significativa en la densidad de cultivo, diría que es un límite superior duro en su población, y es más realista (aunque cualquier cosa en ese rango es pasable).
(Agregando a la respuesta de om y para tratar de responder el comentario de ckersch al respecto).
Según este sitio web , se necesita aproximadamente 1 acre para alimentar a una sola persona, lo que equivale a 4000 metros cuadrados. Supongo que esto se puede reducir debido a dos razones:
Tecnología avanzada en comparación con la tecnología moderna en la que el sitio web basa sus cálculos.
Necesidad reducida de consumo de energía (ya que es probable que ya no tengan masa muscular reducida según esta pregunta sobre el mismo universo.
yo asumo eso metros cúbicos por persona, INCLUYENDO la generación de alimentos, sería más preciso para aproximar la capacidad, lo que permite en cambio, los colonos, utilizando las mismas suposiciones de espacio de om (90% de espacio inutilizable para motores/almacenamiento, etc.)
El barco es aproximadamente metros cubicos.
Las personas pueden vivir fácilmente en habitaciones personales con metros cúbicos por persona. Eso sería aproximadamente 33 metros cuadrados y 3 metros de alto. Por supuesto, la gente en la Tierra sale de vez en cuando, camina por el parque, así que permítanme aumentar el volumen por un factor de diez para corredores, jardines, etc. metros cúbicos por persona.
Como una suposición descabellada , suponga que el 90% de la nave son motores, almacenamiento, lo que sea.
Eso permitiría colonos Si les permite espacios menos generosos, podría ser o colonos
El método de empaque más eficiente sería licuar los colonos antes del vuelo, en cuyo caso cada colono ocuparía aproximadamente 60 litros de volumen. Un esferoide oblicuo como se especifica tendría un volumen de aproximadamente 8,4 x 10^12 litros, por lo que la respuesta a la pregunta "¿Cuántos colonos caben en una nave colonial multigeneracional de 2 km de largo?" es aproximadamente 1,7 billones.
Para maximizar el número de colonos y asegurar que lleguen vivos a sus destinos, no hay mejor técnica que...
Al congelar a los colonos en nitrógeno líquido y luego revivirlos, puede haber un ahorro masivo en el espacio. Dado que no hay fuentes de calor ambiental en el espacio profundo, la pérdida de refrigerante no es un factor importante durante la gran mayoría del viaje y, por lo tanto, no es necesario transportar un exceso de refrigerante para reemplazar la evaporación natural debido al calentamiento.
Suponiendo que el volumen requerido para almacenar un colono promedio es igual al de un ataúd funerario moderno con volumen ~= , debería poder acomodar cómodamente mil millones de colonos en el ~ de volumen El aproximadamente 10 % restante del espacio adicional se dedicaría a la protección, la ingeniería y el apoyo a los miembros de la tripulación no suspendidos, quienes lo tratarán como un trabajo generacional para mantener la nave durante el viaje. Dado que los aproximadamente mil millones de colonos son efectivamente una carga sin mantenimiento, la mano de obra necesaria para hacer funcionar todo el barco sería mínima. De hecho, es posible automatizar todo el sistema de descongelación y, en ese caso, no es necesario que haya humanos descongelados en el barco durante la mayor parte del viaje.
La tecnología para congelar a un ser humano en nitrógeno líquido con un daño mínimo ya ha sido pionera en Alcor Life Extension Foundation , y mientras se perfeccione la tecnología para descongelar de forma segura a estos seres humanos congelados, esta sería, con mucho, la forma más eficiente en términos de espacio para transportan colonos en viajes multicentenarios.
Tengo un libro aquí en alguna parte escrito por Yuri Gagarin (el primer cosmonauta) que dice que los humanos necesitan 2 libras de oxígeno por día. No recuerdo del libro nada sobre el espacio requerido. Pero sí recuerdo un debate en las noticias en el que hablaron sobre el hacinamiento en las cárceles y determinaron que se requerían 17 pies cúbicos de aire por cada recluso para que no se considerara un peligro para la salud. (0,481386 metros cúbicos). (Redondee a 0,5 para simplificar las matemáticas y diga que eligió a personas de baja estatura). Si el barco tuviera solo un metro de ancho y un metro de alto... entonces, aproximadamente 4000 personas cabrían de adelante hacia atrás.
Hacer el barco más ancho o más alto aumentaría este número. Pero restarías para paredes, combustible, motores, baterías, alimentos, etc.
4000 personas con 2 libras de oxígeno = 8000 libras por día. ¡El soporte vital debe tener AL MENOS un día de sobra!
El oxígeno líquido ocupa menos espacio y sería la forma más fácil de transportarlo. La frialdad del espacio facilita un poco la refrigeración. 1 libra de oxígeno líquido equivale a 337,56 litros (337.560 centímetros cúbicos). .. entonces 675,120 cc por persona @ 2 lbs. x 4k personas = 2,700,480,000 CCs. = 2700,48 metros cúbicos. Entonces, si los tanques de oxígeno tuvieran un metro de ancho y alto, tendrían 2,7 kilómetros de largo (querías que el barco tuviera 2 km). Hacerlos 2x de alto y ancho (4x en total) los hace 675,12 metros de largo. Sugeriría ENCARECIDAMENTE una serie de tanques más pequeños para evitar que el líquido salpique durante los giros, ¡tanto peso como líquido podría romper los tanques solo por la fuerza de inercia! ¡y la presión al final de un tanque de 2 km durante la aceleración o desaceleración sería igual a la fuerza de un cortador de chorro de agua! Imagina un láser frío.
Debido a que está usando un esferoide, lo cortaré por la mitad para hacer cálculos de 2 cúpulas (frente y atrás) de 1 km de ancho y 1 km de adelante hacia atrás. y 1 km de altura, la altura de las otras cúpulas será de 2 km de altura y mantendrá las mismas dimensiones de 1 km en los otros 2 ejes.
herramienta de calculadora @: http://www.onlineconversion.com/object_volume_ellipsoid.htm Tiene 1.047.197.551,1965976 metros cúbicos de espacio para trabajar.
3,7 litros de agua/día (wikipedia), o 1,9 l/día según la clínica mayo? llámalo 2 y recicla.
Cada tripulación/colono necesitaría: 0,5 metros cúbicos de espacio para vivir (estilo prisión estrecha). .67512 metros cúbicos de oxígeno .002 metros cúbicos de agua (2 litros) - ¿comida? 2 litros también. Imagínese comer bistec y papas de una botella de refresco de cola. .002 metros cúbicos de alimento. 1.17912/ llámese 1,2 metros cúbicos por colono.
Podrías meter 872.664.626 colonos si no llevaras combustible. (¿1/8 de la población de la Tierra?) Pero esto es algo poco realista. Ni pilas, ni electrónica ni maquinaria tampoco. Peso promedio de un adulto humano... 180? pero son hijos, siendo un buque generacional.
a menos que quieras a todos en animación suspendida, sin necesidad de una nave generacional. ¿Algún dato más que puedas dar?
Di espacio de almacenamiento para alimentos, agua y oxígeno solo por un día, en lugar de por todo el viaje, ya que se pueden cultivar alimentos y reciclar el aire y el agua.
aroth
N. Virgo
N. Virgo
miguel richardson