Мегамасштабная инженерия (или макроинженерия ) [1] — это форма исследовательской инженерии, связанная со строительством структур в огромных масштабах. [2] Обычно эти структуры имеют длину не менее 1000 км (620 миль) — другими словами, не менее одного мегаметра , отсюда и название. Такие крупномасштабные структуры называются мегаструктурами .
В дополнение к крупномасштабным структурам, мегамасштабная инженерия также определяется как включающая преобразование целых планет в пригодную для обитания человека среду, процесс, известный как терраформирование или планетарная инженерия . Это может также включать преобразование условий поверхности, изменения планетарной орбиты и структуры на орбите, предназначенные для изменения энергетического баланса.
Астроинженерия — это расширение мегамасштабной инженерии на мегаструктуры звездного масштаба или больше, [3] такие как сферы Дайсона , [4] миры-кольца и диски Олдерсона .
Несколько концепций мегамасштабных структур, таких как сферы Дайсона , рои Дайсона и мозги Матрешки, вероятно, будут построены на основе космических солнечных энергетических спутников . Другие концепции планетарной инженерии или межзвездной транспортировки, вероятно, потребуют космических солнечных энергетических спутников и сопутствующей космической логистической инфраструктуры для их питания или строительства.
Мегамасштабная инженерия часто играет важную роль в сюжете научно-фантастических фильмов и книг. Микрогравитационная среда открытого космоса обеспечивает несколько потенциальных преимуществ для проектирования этих структур. К ним относятся минимизация нагрузок на структуру, наличие большого количества сырья в виде астероидов и обильный запас энергии от Солнца . Однако возможности использовать эти преимущества пока недоступны, поэтому они дают материал для тем научной фантастики .
Довольно много мегаструктур было спроектировано на бумаге в качестве исследовательского проектирования. Однако список существующих и планируемых мегаструктур осложняется неоднозначностью классификации того, что именно представляет собой мегаструктура. По строгому определению, в настоящее время не существует никаких мегаструктур ( единственным серьезно рассматриваемым проектом является космический лифт ). По более мягким определениям, Великая Китайская стена (6,7 Мм или 4200 миль) считается мегаструктурой.
Более полный список концептуальных и существующих мегаструктур, а также обсуждение критериев мегаструктуры можно найти в разделе мегаструктура .
Из всех предложенных мегаструктур только концепции орбитального лифта , [5] пусковой петли Лофстрома и марсианского или лунного космического лифта могут быть построены с использованием обычных инженерных методов и находятся в пределах понимания современной материаловедения . Углеродные нанотрубки могут иметь необходимую прочность на разрыв для более технологически сложного наземного космического лифта , но создание нанотрубок необходимой длины является лабораторным упражнением, а адекватная технология масштаба кабеля пока вообще не была продемонстрирована.
Сборка конструкций, более массивных, чем космический лифт, вероятно, потребует сочетания новых инженерных методов, новых материалов и новых технологий . Такие масштабные строительные проекты могут потребовать использования самовоспроизводящихся машин для обеспечения достаточно большой «строительной бригады». Использование нанотехнологий может обеспечить как самовоспроизводящиеся ассемблеры, так и специализированные материалы, необходимые для такого проекта. Однако нанотехнологии являются еще одной областью спекулятивной исследовательской инженерии в настоящее время.