Titanio

Inmunidad a ataques ambientales La insuperable resistencia a la corrosión del titanio arquitectónico es el resultado de su película de óxido superficial protectora, estable y altamente adherente. Debido a que el metal es altamente reactivo y tiene una fuerte afinidad por el oxígeno, la película de óxido beneficiosa se forma espontáneamente cuando se expone a la humedad o al aire. De hecho, una película de óxido dañada generalmente puede restaurarse instantáneamente.

La expansión térmica más baja El coeficiente de expansión térmica del titanio es la mitad que el del acero inoxidable y el cobre y un tercio que el del aluminio. Es virtualmente igual a la del vidrio y el concreto, lo que hace que el titanio sea altamente compatible con estos materiales. En consecuencia, la tensión térmica sobre el titanio es muy baja.

Peso ligero La gravedad específica del titanio es de 4,51 g/cm3, aproximadamente el 60 % de la del acero, la mitad de la del cobre y 1,7 veces la del aluminio. Al ser un metal tan liviano, el titanio impone menos carga sobre la estructura. Es fácil de fabricar y permite una fácil instalación.

Seguro para el medio ambiente Debido a su relativa inercia en la mayoría de las atmósferas, el titanio se considera ecológico. Es 100% reciclable y producto de un recurso renovable.

Mayor resistencia Además de tener una excelente resistencia mecánica (comparable al acero dulce), el titanio es duradero y resistente a los golpes. Su módulo de elasticidad (una medida de la velocidad de deformación) es la mitad que el del acero inoxidable. Esto significa que el titanio es más flexible que otros metales arquitectónicos durante los terremotos y otros períodos de movimientos violentos.

https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=1299

También construye cosas para facilitar la reparación. La capa más superior de Walkway es reemplazable. Los pasamanos son reemplazables. A medida que las cosas se desgastan, se recuperan, se funden, se refunden y se reutilizan.

Diseñe todo modular para que pueda ser desatornillado y reemplazado según sea necesario y el viejo reciclado en nuevos productos.

Debe abandonar fundamentalmente la idea de construir una nave de generación y enviarla al espacio profundo.

Un barco de generación debe ser autosuficiente, lo que incluye la capacidad de reciclar y fabricar cualquier parte del barco varias veces. Este tipo de capacidad de fabricación probablemente la necesite de todos modos cuando llegue a su objetivo.

Los criterios de diseño contendrán algunas estimaciones sobre qué tan bien funciona su reciclaje, y tendrá tantas piezas de repuesto / material de repuesto como lo permita su presupuesto de combustible, pero efectivamente su tripulación pasará su viaje reconstruyendo su barco una y otra vez.

La clave está en el ecosistema que llevas contigo.

Tecnología orgánica.

Sostengo que se trata de un sistema integrado, no solo de un aspecto de ese sistema.

El suelo es un Tapestry Lawn :

^{Reconocimiento: grassfreelawns.co.uk}

A las diversas especies de abejas y otros insectos que sin duda querrás llevar contigo para poblar tu nuevo mundo les encantará, al igual que los gusanos y las bacterias del suelo. (Lunares, tuzas, bueno, esa es tu elección)

• La hiedra y otras enredaderas y enredaderas con las que decoras las paredes actúan como finos asideros que se reparan a sí mismos y como hogares para los insectos (una fuente de alimento para las muchas aves/murciélagos que forman parte de tu hábitat).

• Si bien puede haber algunas áreas comunes grandes para árboles, plantas con flores (insectos y pájaros), la mayor parte de la producción de oxígeno puede provenir del trigo, la cebada y otros cultivos alimentarios en sus bahías agrícolas.

• Los desechos humanos sólidos convertidos en abono con materia vegetal muerta se usarían, por supuesto, como fertilizante, al igual que la urea, las sales traza y el agua de los desechos líquidos para cultivar las plantas necesarias para la vida. Los minerales necesarios para volver a fabricar piezas de metal o cerámica también podrían extraerse en este punto.

• Las telas que necesitan los habitantes estarían hechas de fibra vegetal compostable, piel sintética de esteras bacterianas , muebles de madera (ver futón ).

• Sus bahías de acuicultura albergarían y producirían peces, ostras, camarones, algas y diversas plantas, así como hábitats marinos más variados para trasplantarlos al nuevo mundo, reciclando nuevamente el O 2 y _otros nutrientes.

Muchas semillas, bulbos y tubérculos se conservarían y mantendrían en reserva para volver a crecer después del daño. Todo esto requeriría mantenimiento por parte de; jardineros, arboricultores, microbiólogos, químicos, especialistas en gestión de hábitats, ingenieros de reciclaje de residuos... etc. Esto brindaría ricas oportunidades educativas para los futuros niños, ayudando a mantener las habilidades prácticas durante todo el viaje necesarias para poblar el mundo de destino.

¿Existe algún material para una estructura diseñada o un conjunto de sistemas que resistirá la oxidación durante los muchos miles de años necesarios para el viaje?

El aluminio, cuando entra en contacto con el oxígeno, forma una fina capa de óxido que protege al metal subyacente de una mayor oxidación. Además, el aluminio tiene una relación elasticidad/densidad más favorable en comparación con el hierro, por lo que ya se prefiere para aplicaciones en las que el peso es una preocupación (sí, la industria aeroespacial es una de esas aplicaciones)

La única forma de superar estos problemas sería tener una gran cantidad de barcos desoxigenados de repuesto para trasladarse.

FALSO. El metal fatigado se puede recuperar mediante un ciclo térmico adecuado. Solo necesita algunas piezas de repuesto y una instalación de termociclado.

Durante mucho tiempo, pero no indefinidamente.

Hay un cálculo que tendrás que hacer. Cada vez que alguien camina por un pasillo, cuánto de la superficie se desgasta. Cada vez que alguien usa un pasamanos, cuánto se desgasta. Los daños se pueden reparar, el metal fatigado se puede tratar térmicamente. El desgaste de los materiales no orgánicos se pierde en el sistema y se debe llevar extra para reemplazarlo.

Si bien puede trabajar en cubiertas reemplazables para superficies, incluso las puede desarrollar en sus propios laboratorios a partir de plantas cultivadas en el barco. Poco a poco, las superficies duras debajo se desgastarán y será necesario reemplazarlas.

Es posible que pueda arrastrarlo durante miles de años, pero tarde o temprano tendrá que obtener nuevos materiales del exterior. No importa qué tan resistente sea el uso, no importa qué tan cuidadosamente mantengas las cubiertas protectoras, nada es para siempre.

Lo mismo es cierto de su oxígeno

Mientras que el aire y el agua dentro de un sistema cerrado pueden potencialmente reciclarse para siempre. Eso no es cierto para cualquier fuga, cualquier uso de una esclusa de aire, cada vez que el aire escape del barco, será necesario reemplazarlo. Nuevamente, a menos que el sistema esté perfectamente sellado, lo cual es poco probable, ocasionalmente necesitará ingresar más aire/agua.

Incluso si pudiera proteger las partes expuestas de la nave, cosas como la electrónica se degradarán. Necesitará una fuente de energía y motores para mantener el ambiente habitable y luego reducir la velocidad al final del viaje, que también debe durar miles de años.

La única solución práctica es el mantenimiento. Como sugieres, puede ser difícil tener repuestos para un viaje tan largo. Tal vez podrías enviar un segundo barco de suministros deshabitado. Pero realmente necesita instalaciones de fabricación y reciclaje a bordo.

Podría considerar impresoras 3D avanzadas que funcionan a nivel molecular, es decir, replicadores al estilo de Star Trek. También podría considerar la nanotecnología que puede reparar materiales a escala microscópica. Pero aún necesitará algunos procesos industriales para cosas como la producción de energía.

Creo que si hace que el barco generacional sea lo suficientemente grande, puede incorporar suficientes sistemas redundantes y que se refuercen mutuamente para que se vuelvan razonables.

Pasos para crear una nave generacional:

• Ahueca un asteroide tipo M para usarlo como caparazón
• Obtenga los recursos necesarios para la vida de los asteroides tipo C y S, así como de los cometas helados.
• Importar biomasa para sembrar la cámara viva (posiblemente esta sea la parte más difícil, ya que toda la biomasa de semillas tendría que importarse intacta de ecosistemas preexistentes)
• Use un motor Orion para propulsión, respaldado por sistemas de propulsión nuclear menos energéticos para un control más preciso

Los barcos se pueden hacer en tamaño desde un par de cientos de metros hasta kilómetros de tamaño.

El tamaño estaría determinado por el tiempo de vuelo estimado, el tamaño mínimo viable del ecosistema, la resistencia del material, el costo, etc.

Piensa en grande

Llevar masa extra. Construye la nave en un gran asteroide o algo así. Sé que objetó porque llevaría demasiado tiempo "ponerse al día", pero no estoy de acuerdo. Un viaje que ya lleva generaciones puede darse el lujo de pasar mucho tiempo acelerando, siempre que se ponga al día rápidamente en relación con la duración total del viaje .

¿Alguien ha discutido esto?

Cuando se habla de conceptos espaciales de ciencia ficción, la respuesta a esta pregunta siempre es Isaac Arthur.

https://www.youtube.com/watch?v=H2f0Wd3zNj0

Desafío del marco: si tienes la tecnología para construir una nave de generación, ¿por qué te lleva miles de años llegar a tu destino? Es casi seguro que esto es más difícil que construir un barco que pueda acelerar a 1 g (o incluso una fracción decente) y llevarlo a cualquier parte en unos pocos cientos de años (probablemente menos).

Para las matemáticas que explican cómo funciona esto, vea esta respuesta relacionada en el sitio hermano Astronomy SE: https://astronomy.stackexchange.com/questions/14559/how-long-would-it-take-to-reach-the-edge -del-universo-alcanzable/14562#14562

No.

Las cosas se rompen. Perderás tu oxígeno porque el sistema de reciclaje fallará. Todas las máquinas fallan con el tiempo suficiente. Tendrá que llevar muchos juegos de piezas reemplazables y esperar que haya suficientes piezas para llegar con vida a su destino. Pero demasiadas partes y la tiranía de la ecuación del cohete te morderán porque necesitarás una cantidad gigantesca de propulsor para acelerar. Las unidades Orion no lo salvarán: el estrés de las explosiones nucleares es peligroso y la placa o los amortiguadores pueden romperse (se romperán) cuando más los necesite. La propulsión nuclear no te salvará. La exposición a los neutrones calientes que liberan tanto la fisión como la fusión dañará su maquinaria.

También las biosferas también pueden romperse. No sé el tamaño mínimo que debe tener un ecosistema para poder soportar a un humano e incluso si este tamaño es lo suficientemente pequeño como para colocarlo dentro de un asteroide hueco, las biosferas pueden colapsar como las extinciones masivas que la Tierra ha demostrado. Una especie crítica puede extinguirse, provocando un colapso ecológico, por ejemplo. O bien, otra especie puede crecer sin control y destruir el ecosistema, como las floraciones de algas. ¿Y cómo obtendrá energía para alimentar su ecosistema una vez que vaya más allá de la órbita marciana? ¿De máquinas que se averiarán una vez que estés en medio del viaje?

Construye un 'cohete espacial' lo suficientemente grande como para que no importe exactamente de qué esté hecho, ya que arrastrará su propia atmósfera con él. Uno más o menos esférico de aproximadamente 13.000 km de ancho estaría bien. Tal vez cosechar planetas para hacerlo. Esto será razonablemente resistente al desgaste a menos que sus pasajeros comiencen a hacer cosas realmente estúpidas (descargo de responsabilidad: la evidencia anecdótica sugiere que esto puede ser más riesgoso de lo que pensaba). Siempre que eso no suceda, durará mucho más de lo que su nave de generación típica estaría diseñada, por lo que puede moverla por el universo mucho más lentamente. Luego, "simplemente" necesita resolver los problemas de cómo acelerarlo (0.5 g lo llevará a la mayoría de los lugares después de un número razonablemente pequeño de generaciones), y cómo suministrarle energía (una fuente de fusión lo suficientemente grande funcionaría; no es necesario tener una de 1,4 millones de kilómetros de ancho, tal vez enterrar varias plantas de fusión debajo de la superficie). Probablemente no estaría de más hacer que la nave gire, así que haz que gire alrededor de un polo y coloca los propulsores/motor/lo que sea en un polo.

Podría tener nanobots de mantenimiento autorreplicantes y autorreciclables que funcionan a nivel molecular. La única entrada que necesita es alguna forma de energía para mantenerlos (y al resto de la nave) funcionando.

A mayor escala, podrías reconstruir o reemplazar partes enteras del barco. Todo lo que necesita es una planta de reciclaje casi 100% eficiente.

Al final, siempre perderá algo de materia (incluso los agujeros negros lo hacen), pero si tiene una fuente de energía externa (por ejemplo, la radiación de una estrella) y su nave está muy avanzada, podría convertir la energía en materia.

Obtener material nuevo después de un tiempo

Si no puede soportar milenios de uso, simplemente obtenga material nuevo para reemplazarlo. Atrapa asteroides sobre la marcha o haz paradas en boxes en los planetas para conseguir nuevo metal, oxígeno y combustible.

Tienes que reparar la nave, y lo difícil es aferrarte a tu masa.

Un barco de generación debe ser totalmente autosuficiente, y eso significa tener instalaciones de fabricación y reciclaje para todo. Esto es difícil si solo tiene unos pocos cientos de personas, pero si tiene un millón, además de una buena automatización, no es tan inverosímil. Los barcos de generación tienen que ser grandes.

Detener el desgaste por completo no es práctico, todo se desgasta, especialmente cuando los humanos y otros seres vivos siguen creciendo en él. Tienes que reparar y mantener. Incluso el polvo se puede barrer y reciclar. Tiene que ser. En la Tierra, los materiales que se desgastan se convierten en polvo y simplemente desaparecen y se convierten en parte del planeta, pero en el espacio, si no se deshace del polvo, en unos pocos miles de años su nave estará cubierta de polvo hasta las rodillas. Y si lo tira por la borda en lugar de reciclarlo, pronto se quedará sin suministros y/o se le acabará el envío.

Entonces, realmente, debe preocuparse por la cantidad de su masa que se escapa al espacio. Parte de él será una fuga de aire cuando abra una esclusa de aire para realizar el mantenimiento. Algunos de ellos serán fragmentos del casco que serán despedidos por micrometeoritos. Parte de ella será basura que simplemente no se puede reciclar y tendrá que tirar por la borda (¡debe mantener eso en un mínimo extremo!) Y parte será solo unos pocos átomos deslizándose a través de las costuras. Pero todo eso suma.

El video de Isaac Arthur sobre los barcos del arca cubre esto con más detalle. Una nave espacial con fugas de masa efectivamente tiene una vida media en lugar de una tasa lineal de pérdida, y cuanta más masa se pierde, más corta es la vida media. No importa cuánto material extra lleves contigo, aferrarte a la masa que tienes domina. Pero eventualmente se filtra, y la única forma de mantener suficiente material para durar indefinidamente es parar y reponerlo de vez en cuando, o construir su nave lo suficientemente grande como para retener la masa por gravedad en lugar de sellarse.

Suponiendo que la segunda opción no sea viable, construir más grande aún ayuda. Suponiendo que no arroja material por la borda intencionalmente, la fuga es proporcional al área de la superficie del barco, pero la masa total es proporcional al volumen. Aún así, la resistencia de unas pocas decenas de miles de años es probablemente lo mejor que puede hacer. Eso es bueno para un par de cientos de años luz de rango al 1-5% de la velocidad de la luz, por lo que es viable. Pero el alcance seguirá siendo un problema.

Pero el reabastecimiento es práctico. Casi todos los sistemas estelares probablemente tengan una nube de Oort, y los cometas están hechos básicamente de combustible para cohetes. Los asteroides están prácticamente hechos de material de construcción de naves espaciales. Si puede viajar de manera realista a través del espacio interestelar, por definición tiene la capacidad de alcanzar una nube de Oort. Todo lo que necesita es una refinería a bordo capaz de procesar un par de cometas en combustible, luego puede visitar un asteroide cercano y recoger cualquier material pesado que pueda necesitar. Y luego puedes continuar tu camino. Los problemas en el reabastecimiento son más por la demora y la incomodidad de tener que parar que por cualquier imposibilidad en la tecnología. Entonces, en largas distancias, cuanto mejor selle y recicle, más rápido irá.

La mejor opción es probablemente usar asteroides interestelares o convertir cometas de larga duración en naves de generación con un poco de honda gravitatoria.

Será más rápido que cualquier cosa de tamaño similar que podamos esperar impulsar con cualquier motor, sin el costo asociado en energía.

Y todo lo que necesitamos para transportar allí es una pequeña colonia con la capacidad de fabricación para construir todas sus partes y más partes para expansión y reemplazos. Incluso la población necesaria para el mantenimiento y otras tareas podría crearse después de que un equipo central creara o trajera las primeras partes de la estación.

Alguien dijo algo sobre la falta de elección en los oficios: no creo que debamos pensar en términos de gremios medievales. Más bien, todos aprenderán los conceptos básicos de muchas habilidades y se especializarán en algunas que les interesen o en las que nadie más tenga el mismo talento. Si una tarea es muy impopular, las personas tendrán que hacerla por turnos hasta que a alguien le empiece a gustar o. pueden ser convencidos para asumirlo.

El asteroide solo necesita una gran cantidad de los materiales más volátiles o importantes, algunos de los cuales pueden transportarse allí con cohetes por adelantado, o tal vez incluso uniendo 2 o 3 asteroides más pequeños.

Si un asteroide lo suficientemente grande pasara cerca del planeta, incluso sería posible cubrirlo con una capa de hidrógeno líquido o algo así. La ventaja sería que cuando algo se pone en movimiento, no podrá alcanzar la velocidad de escape debido a la resistencia. Todo se queda en una burbuja líquida y se puede reciclar.

Como nota al margen, los materiales bien mezclados (recursos agotados) se pueden reciclar durante milenios simplemente exponiéndolos al calor, el desgaste, la gravedad, los solventes, la corriente, la radiación, la cristalización, etc. Toma un tiempo, pero el tiempo no es la esencia en un barco de generación.

Las estructuras metálicas realmente pueden durar siglos. El principal problema serían los productos perecederos (alimentos, agua, oxígeno, etc.) eso. Tal vez puedas extraer algunos asteroides en el camino para reponer tu reserva de metal.

Sería mucho más barato y consumiría menos recursos mantener a todos en hibernación profunda. Deje que los robots hagan todo el trabajo, mantenimiento, navegación.

Tal vez tenga un pequeño equipo rotativo de humanos de servicio por si acaso.

Aún mejor, solo lleve semillas y "fabricar" humanos una vez que llegue a su destino con úteros artificiales. Un pequeño barco podría transportar potencialmente a miles de millones de personas usando este método.

La idea de una nave de generación tipo "arca" donde se supone que todos deben vivir durante siglos en un espacio cerrado es realmente el método más ineficiente.

Por supuesto que puede, la tierra es uno de ellos.

Creo que una forma de construir esta nave es construir una fábrica de reciclaje que haga la nave espacial real con las piezas del prototipo. Así que ha demostrado que es capaz de reciclar todas las piezas.

Por supuesto, la fábrica de reciclaje debería estar a bordo. El barco es tan grande que todos los dispositivos están varias veces en él (incluso la fábrica de reciclaje).

De hecho, el único dispositivo crítico que necesita es algo que tome cualquier cosa y clasifique los átomos para sacar el material puro. Esta tecnología no está tan lejos de nosotros. El principio básico es lo que sucede en un espectrómetro de masas.

Una vez que lo consigas, el único problema que queda es mantener todo el material a bordo para que la nave espacial no desaparezca debido a miles de millones de colisiones imperceptibles.

¿Cómo y olvidé algún tipo de sistema de recolección de energía, paneles solares?