Великая Китайская стена , длиной 6352 км или 3947 миль, является мегаструктурой. Эта фотография была сделана недалеко от Пекина в феврале 2005 года.
Мегаструктура — это очень большой искусственный объект , хотя пределы того, насколько он велик, значительно различаются. Некоторые применяют этот термин к любому особенно большому или высокому зданию. [1] [2] Некоторые источники определяют мегаструктуру как огромную самоподдерживающуюся искусственную конструкцию. Продукты мегамасштабной инженерии или астроинженерии — это мегаструктуры.
Большинство проектов мегаструктур не могут быть построены при сегодняшнем уровне промышленных технологий. Это делает их проектные примеры спекулятивной (или исследовательской) инженерии . Те, которые могут быть построены легко, квалифицируются как мегапроекты .
Мегаструктуры также являются архитектурной концепцией, популяризированной в 1960-х годах, когда город мог быть заключен в одно здание или относительно небольшое количество зданий, соединенных между собой. Такие концепции аркологии популярны в научной фантастике . Мегаструктуры часто играют роль в сюжете или обстановке научно-фантастических фильмов и книг, таких как «Свидание с Рамой» Артура Кларка .
В 1968 году Ральф Уилкоксен определил мегаструктуру как любую структурную структуру, в которую впоследствии можно устанавливать, демонтировать и заменять комнаты, дома или другие небольшие здания; и которая способна к «неограниченному» расширению. Этот тип структуры позволяет структуре адаптироваться к индивидуальным желаниям ее жителей, даже если эти желания со временем меняются. [3]
Другие источники определяют мегаструктуру как «любую застройку, в которой плотность населения позволяет поддерживать услуги и объекты, необходимые для того, чтобы застройка стала самодостаточным сообществом» [4] .
Трансглобальная магистраль , системы автомагистралей, которые свяжут все шесть обитаемых континентов Земли. Магистраль объединит новые и существующие мосты и туннели, не только улучшив наземный транспорт, но и потенциально предложив канал для коммунальных трубопроводов.
Cloud Nine — это предложение Бакминстера Фуллера о сфере тенсегрити радиусом в милю, которая была бы достаточно большой, чтобы парить в небе, если бы ее нагрели всего на один градус выше температуры окружающей среды, создавая среду обитания для мини-городов с тысячами людей в каждом «Cloud Nine». Фуллер также предложил морской аналог, состоящий из полого террасного плавающего тетраэдра из железобетона, размером в одну милю от вершины до вершины, поддерживающего население в один миллион, живущее в жилых модулях, размещаемых на воздухе, снаружи с необходимой инфраструктурой, обеспечивающей коммунальные услуги (вода, электричество, канализация и т. д.) внутри. Модули будут иметь стандартизированные порты коммунальных услуг, чтобы быть полностью пригодными для жизни в течение нескольких минут после прибытия, и впоследствии их можно было бы отсоединять и перемещать в другие такие города.
Было предложено несколько теоретических структур, которые можно считать мегаструктурами.
Звездная шкала
Разрез идеализированной оболочки Дайсона — вариант оригинальной концепции Дайсона — радиусом 1 а.е.
Большинство предложений по созданию мегаструктур звездного масштаба представляют собой проекты, в которых предполагается использовать энергию звезды, подобной Солнцу, и при этом, по возможности, обеспечивать гравитацию или другие характеристики, которые сделают ее привлекательной для развитой цивилизации.
Диск Олдерсона — это теоретическая структура в форме диска, внешний радиус которого эквивалентен орбите Марса или Юпитера, а толщина составляет несколько тысяч километров. Цивилизация могла бы жить по обе стороны, удерживаемая гравитацией диска и при этом получать солнечный свет от звезды, подпрыгивающей вверх и вниз в середине диска.
Сфера Дайсона (также известная как оболочка Дайсона) — это структура или масса вращающихся вокруг звезды объектов, которая полностью окружает ее для полного использования ее солнечной энергии.
Мозг -матрешка представляет собой совокупность нескольких концентрических сфер Дайсона, которые используют энергию звезды для вычислений .
Двигатель Stellar либо использует разницу температур между звездой и межзвездным пространством для извлечения энергии, либо служит в качестве двигателя Шкадова .
Двигатель Шкадова разгоняет целую звезду в космосе, выборочно отражая или поглощая свет с одной ее стороны.
Топополис (также известный как Космические Спагетти) представляет собой большую трубу, которая вращается для создания искусственной гравитации.
Кольцо мира (или кольцо Нивена ) — это искусственное кольцо, окружающее звезду, вращающееся быстрее орбитальной скорости для создания искусственной гравитации на ее внутренней поверхности. Невращающийся вариант — это прозрачное кольцо из пригодного для дыхания газа, создающее непрерывную среду микрогравитации вокруг звезды, как в одноименном Дымовом кольце .
Связанные структуры, которые не могут быть классифицированы как отдельные звездные мегаструктуры, но встречаются в схожем масштабе:
Рой Дайсона представляет собой сферу Дайсона, состоящую из отдельно вращающихся элементов (включая крупные среды обитания), а не из единой непрерывной оболочки.
Пузырь Дайсона — это сфера Дайсона, в которой отдельными элементами являются статиты , неорбитальные объекты, удерживаемые в воздухе давлением солнечного света .
Планетарный масштаб
Кольцо епископа , гало или орбитальное — это космическое жилище, похожее на кольцо Нивена, но гораздо меньшее по размеру. Вместо того, чтобы быть центрированным на звезде, оно находится на орбите вокруг звезды, и его диаметр обычно имеет порядок величины планеты. Наклоняя кольцо относительно его орбиты, внутренняя поверхность будет испытывать почти обычный цикл дня и ночи. Из-за его огромных масштабов жилище не должно быть полностью закрытым, как Стэнфордский тор , вместо этого его атмосфера будет удерживаться исключительно центростремительной гравитацией и боковыми стенками, что позволит иметь открытое небо.
Globus Cassus — гипотетический предлагаемый проект по преобразованию планеты Земля в гораздо больший, полый, искусственный мир с экосферой на внутренней поверхности. Эта модель служит инструментом для понимания реальных процессов функционирования Мира.
Оболочечные миры или паратерраформинг — это надувные оболочки, удерживающие воздух под высоким давлением вокруг безвоздушного мира, чтобы создать пригодную для дыхания атмосферу. [6] Давление содержащегося в нем воздуха поддерживает вес оболочки.
Полностью полые миры оболочки также могут быть созданы в планетарном или большем масштабе только с помощью содержащегося газа, также называемого гравитационными шарами, пока внешнее давление содержащегося газа уравновешивает гравитационное сжатие всей структуры, что приводит к отсутствию чистой силы на оболочке. Масштаб ограничен только массой заключенного газа, оболочка может быть сделана из любого обычного материала. Оболочка может иметь дополнительную атмосферу снаружи. [7] [8]
Также это может относиться к терраформированным или искусственным планетам с несколькими концентрическими слоями.
Орбитальные структуры
Орбитальное кольцо — это динамически поднятое кольцо, размещенное вокруг Земли, которое вращается с угловой скоростью, превышающей орбитальную скорость на этой высоте; стационарные платформы могут поддерживаться избыточным центростремительным ускорением сверхорбитального кольца (по принципу действия аналогично пусковой петле ), а наземные тросы могут поддерживаться со стационарных платформ.
Сфера Бернала — это предложение о сферической космической колонии с максимальным диаметром 16 километров. Она будет иметь гравитацию на экваторе и постепенно переходить к нулевой гравитации на полюсах.
Вращающиеся колесные космические станции , такие как Стэнфордский тор , представляют собой колесные космические станции, которые создают искусственную гравитацию путем вращения. Типичные конструкции включают транспортные спицы к центральному узлу, используемые для стыковки и/или исследования микрогравитации.
Связанные концепции, цилиндры О'Нила и Маккендри , представляют собой пары вращающихся в противоположных направлениях цилиндров, содержащих внутри пригодные для жизни области и создающих 1g на своих внутренних поверхностях посредством центростремительного ускорения. Масштаб каждой концепции был получен путем оценки самого большого цилиндра 1g, который можно было бы построить из стали (О'Нил) или углеродного волокна (Маккендри). [9] [10]
Полые астероиды (или миры-пузыри или Terraria ) вращаются вокруг своей оси для имитации гравитации и заполняются воздухом, что позволяет обитать внутри. В некоторых концепциях астероид нагревается до расплавленной породы и раздувается до его окончательной формы. [11] [12]
Стеллазер — это работающий от звезд лазер или мазер .
Трансорбитальные структуры
Одна из концепций космического лифта предполагает его привязку к мобильной морской платформе.
«Скайхук » — это очень длинный трос, свисающий с орбиты.
Космический лифт представляет собой трос, закрепленный на земле и выходящий за пределы геостационарной орбитальной высоты таким образом, что центростремительная сила превышает силу тяготения, в результате чего конструкция испытывает небольшое внешнее натяжение.
Космический фонтан — это динамически поддерживаемая конструкция, удерживаемая импульсом масс, которые с большой скоростью выбрасываются с земли наверх.
Стартовая петля (или петля Лофстрома) представляет собой динамически поддерживаемую железную петлю длиной 2000 км, которая выступает вверх по дуге на высоту до 80 км, по которой движутся вагоны на магнитной подвеске , достигая орбитальной скорости.
Ротоватор — это вращающийся трос , в котором нижний конец движется в направлении, противоположном орбитальной скорости троса, уменьшая разницу в скорости относительно земли и, следовательно, уменьшая скорость встречи; верхний конец также движется со скоростью, превышающей орбитальную, что позволяет осуществлять переход между орбитами без использования топлива. В безвоздушном мире, таком как Луна, нижний конец может фактически касаться земли с нулевой горизонтальной скоростью. [13] Как и в случае с любым тросом с обменом импульсом , орбитальная энергия приобретается или теряется при передаче.
Вымышленный
В художественной литературе встречается ряд сооружений, которые можно считать мегаструктурами.
Серия романов Ларри Нивена , начинающаяся с Ringworld , была сосредоточена на и породила концепцию ringworld, или кольца Нивена. Ringworld — это искусственное кольцо с радиусом, примерно равным радиусу орбиты Земли (1 AU ). В центре находится звезда, а кольцо вращается, создавая g-силы , с внутренними стенками, удерживающими атмосферу. Структура нестабильна и потребовала от автора включения обходных путей в последующие романы, действие которых происходит на ней.
В манге Blame! мегаструктура представляет собой огромный и хаотичный комплекс из металла, бетона, камня и т. д., который покрывает Землю и поглощает Луну, а в конечном итоге расширяется, охватывая объем, превышающий орбиту Юпитера.
В серии «Сага о хичи» Фредерика Поля раса существ, состоящих из чистой энергии, называемых Врагами, построила Кугельблитц — черную дыру, состоящую из энергии, а не материи.
В Freelancer , оболочка Дайсона Дом'Кавоша, населенная расой дронов, созданной Дом'Кавошем, Кочевниками. Сюда можно попасть через гиперврата, созданные теми же создателями, что и сфера Дайсона.
Название романа Helix Эрика Брауна напрямую отсылает к спиральной мегаструктуре звездного масштаба. Различные типы сред и местообитаний разбросаны вдоль структуры, а их различное расстояние от центральной звезды влияет на климат.
Центральным квестом игрока в компьютерной игре Dyson Sphere Program является построение сферы Дайсона . Геймплей фокусируется на строительстве фабрик планетарного масштаба как средства достижения этой цели.
В игре Endless Sky показано, как Куарги строят огромное кольцо вокруг одной из своих звезд, диаметр которого, скорее всего, составляет около одной астрономической единицы. Завершенную версию этого кольца можно найти в другом месте.
Роман Денниса Э. Тейлора 2020 года «Небесная река» представляет собой Топополис, построенный вокруг инопланетной системы. Различные сегменты структуры построены с искусственным климатом и погодой.
Планетарный и орбитальный масштаб
Несколько структур из вымышленной вселенной Halo :
Первоначальные двенадцать Ореолов , показанные в Halo: Cryptum , имели диаметр 30 000 километров; отдельный массив из шести Ореолов имеет диаметр 10 000 километров, при этом один из первоначальных двенадцати позже был уменьшен до этого размера в Halo: Primordium .
Малый Ковчег — это структура диаметром 127 530 км, из которой может быть активирован Массив Гало, способный создавать 10 000 км Ореолов. «Большой» Ковчег, показанный в Cryptum и Primordium , способен создавать 30 000 км Ореолов.
Оникс — искусственная планета, полностью созданная из Предтеч-Сентинелей (продвинутых реплицирующихся роботов). В ее основе лежит «мир-щит», заключенный в пространстве слипстрима , диаметр которого составляет примерно одну астрономическую единицу . Гораздо меньший мир-щит 0459 (примерно 1400 км в диаметре) является местом действия второй половины Halo Wars . Третий мир-щит, Реквием, является основным местом действия Halo 4. Реквием — искусственная полая планета, заключенная в своего рода Сферу Дайсона. В Halo 5: Guardians представлен четвертый мир-щит, Генезис.
«Высшее Милосердие» , мобильная планетоидная станция Ковенанта.
В играх Sonic Adventure 2 и Shadow The Hedgehog Eclipse Cannon — это оружие массового поражения, способное уничтожать планеты и построенное внутри космической колонии Ark.
В аниме- фильме 2013 года с использованием компьютерной графики «Космический пират капитан Харлок » Юпитерский ускоритель — это древнее оружие массового поражения , похожее на Звезду Смерти , которое использует энергию атмосферы Юпитера для создания большого луча интенсивного света, достаточно сильного, чтобы уничтожить целую планету.
Сидония , главный корабль и дом миллионов людей, действие которого происходит через 1000 лет в будущем в манге и аниме-сериале «Рыцари Сидонии», созданный после разрушения Земли вместе с другими неназванными семенными кораблями.
Трантор , столица межзвездной империи в серии романов Айзека Азимова « Основание» , представляет собой экуменополис — планету, полностью покрытую одним огромным металлическим зданием, с единственным небольшим зеленым пятном: территорией дворца Императора.
В серии «Автостопом по галактике» Земля, как и другие планеты, были искусственными мегаструктурами. Земля должна была функционировать как гигантский компьютер и была построена расой существ, которые зарабатывали на жизнь, создавая другие планеты.
Мата-Нуи в франшизе BIONICLE классифицируется как мегаструктура. В сюжете он является огромным роботом, таким же высоким, как планета, и внутри его тела все обитатели Вселенной BIONICLE (Матораны, Тоа и т. д.) живут, не подозревая, что они живут внутри огромного, путешествующего в космосе существа.
В романах серии Robotech Sentinels Хейдон IV — искусственно созданная киберпланета, населенная андроидами.
В видеоигре Destiny 2 2017 года флот Доминуса Гоула, правителя Империи Кабал, имеет огромное супероружие под названием Всемогущий , размах крыльев которого, как говорят, такой же широкий, как планета Меркурий . Всемогущий связывается со звездой солнечной системы на квантовом уровне с помощью энергетического луча и разбивает ее на пригодное к использованию топливо, перемещаясь в другую систему, прежде чем звезда коллапсирует в сверхновую.
В нескольких работах Артур Кларк пишет о колоссальной полой трубе, впервые описанной в «Свидании с Рамой» (1973) и населенной разными расами.
Цитадель во вселенной Mass Effect — это огромная космическая станция, построенная древней расой машин, называемых Жнецами, за миллионы лет до игр серии. На момент Mass Effect 2 ее население составляло 13,2 миллиона человек.
В игре Airforce Delta Strike большой космический лифт под названием Chiron Lift используется для отправки грузов в открытый космос.
В игре Half-Life 2 инопланетная империя Альянс вторглась на Землю через пограничный мир Ксен. После того, как Альянс вторгся на Землю в событии, названном Семичасовой войной , они создали большую башню высотой в 2,5 мили, Цитадель Альянса .
В серии Warhammer 40,000 Императорский дворец (место Золотого трона, где Император Человечества сохраняется живым на неопределенный срок) можно считать мегаструктурой. Дворец представляет собой комплекс сооружений континентального масштаба, а Золотой трон расположен в области, простирающейся через все Гималайские горы.
В фильме «Элизиум» роскошная космическая станция ( кольцо епископа ) под названием Элизиум является домом для богатого населения человеческого рода.
В фильме 2022 года «Падение Луны » земная луна сбивается с орбиты и начинает приближаться к Земле. Сторонник теории заговора полагает, что Луна — это мегаструктура сферы Дайсона, и оказывается прав.
Звездные войны(1977 – настоящее время, американская научно-фантастическая франшиза)
Диаметр Звезды Смерти из «Звездных войн» составляет 160 км, а диаметр второй Звезды Смерти — 200 км.
База «Старкиллер» была построена на карликовой планете Илум, диаметр которой, по разным данным, составляет от 660 до 830 км.
Станция Centerpoint была сферической космической станцией размером 350 км в точке Лагранжа между планетами Талус и Тралус в системе Кореллия . Это был гигантский и древний гиперпространственный тяговый луч, с помощью которого древняя раса, известная как Целестиалы, создала звездную систему Кореллия. С помощью тягового луча целые планеты могли перемещаться через гиперпространство и располагаться на их фактических орбитах вокруг центральной звезды. С другой стороны, ту же технологию можно было использовать в качестве оружия для уничтожения даже звезд. Внутри главной сферы огромное жилое пространство под названием Холлоутаун было домом для многих людей таким же образом, как и внутри сферы Дайсона .
Вторая, меньшая мегаструктура почти идентичного дизайна, названная Sinkhole Station, была также построена вскоре после строительства Centerpoint Station. Ее целью было поддержание стабильности The Maw, кластера черных дыр, построенного с использованием Centerpoint Station.
Корусант — это экуменополис, планета полностью покрыта и по сути является городом. Он служит столицей сначала Республики, а затем Первой Галактической Империи.
« Галактическая пушка» — крупная космическая станция , предназначенная для уничтожения целых планет по всей галактике, — может считаться мегаструктурой, поскольку ее размер составляет более семи километров в длину.
Glavis Ringworld — кольцевая космическая станция, вращающаяся вокруг звезды в «Книге Бобы Фетта» .
Центральный мир Куат был окружен орбитальным кольцом, которое использовалось в основном как верфь.
Существуют многочисленные примеры полых астероидов, например, станция «Молот» и «Око Палпатина».
Стелларис(видеоигра 2016 года)
Мегаструктуры звездного масштаба
Сфера Дайсона — это мегаструктура, добавленная в дополнении Utopia, способная производить огромное количество энергии ценой того, что Солнечная система станет непригодной для жизни, за исключением мест обитания.
Мир-кольцо — это мегаструктура, добавленная в дополнении Utopia, предлагающая среду обитания размером с солнечную систему, эквивалентную четырем огромным обитаемым планетам.
Декомпрессор материи — это мегаструктура, добавленная в дополнение к игре Megacorp и позволяющая владельцу добывать огромное количество минералов из ядер черных дыр.
Мегаверфь — это огромная верфь на орбите звезды, способная производить корабли гораздо быстрее, чем средние верфи.
Эфирофазный двигатель — это мегаструктура, построенная стремящимися к кризису, способная уничтожить всю галактику в качестве побочного продукта, позволяющего расе, которая его построила, подняться в «Плащаницу», альтернативное измерение в игре, состоящее почти из чистой энергии.
Квантовая катапульта — это большая мегаструктура, построенная вокруг пульсара или нейтронной звезды, способная мгновенно отправлять флоты через галактику. Однако она не совсем точна и поэтому может отправлять флоты вдали от их предполагаемых пунктов назначения.
Мегаструктуры орбитального/планетарного масштаба
Научный центр — это огромная орбитальная научная лаборатория, которая значительно расширяет научное производство империи.
Sentry Array — это огромная орбитальная станция, которая обеспечивает обзор всей игровой галактики.
Места обитания — это орбитальные структуры, которые выполняют функции малой планеты.
Мега-арт-инсталляция — это мегаструктура, которая улучшает общие удобства и уровень счастья в вашей империи.
Стратегический координационный центр — это мегаструктура, которая увеличивает вместимость вашего флота и скорость кораблей, а также добавляет ряд других бонусов.
Межзвездная Ассамблея выступает в качестве центра Галактического сообщества игры, увеличивает ваш дипломатический вес, добавляет больше послов и мнение другой империи о вас.
Врата позволяют совершать почти мгновенные путешествия по галактике. Кроме того, существует уникальная форма Врат, называемая «L-Врата», которая соединяется с внегалактическим скоплением звезд.
Орбитальные кольца — это массивные кольцевые структуры, построенные вокруг планет, которые обеспечивают дополнительную защиту и увеличивают производительность планеты.
Гиперреле — это крупные сооружения, которые позволяют кораблям переходить к идентичным гиперреле в соседних системах вместо использования существующих гиперлинейных соединений, тем самым избегая необходимости пересекать системы на досветовых скоростях.
Кроме того, многие мегасооружения могут также генерироваться в «разрушенных» версиях, которые игрок впоследствии может отремонтировать.
Смотрите также
На Викискладе есть медиафайлы по теме мегаструктуры .
^ ""about the Megastructure"". Архивировано из оригинала 7 октября 2008 года . Получено 16 сентября 2008 года .
^
«Современный городской пейзаж» EC Relph
^ Пейн, Энтони (2021). «Мегаструктура». Architectural Review, The – через indexarticles.
^
«Будущие формы и дизайн для устойчивых городов» Майкла Дженкса, Николы Демпси 2005 г.
^ "Мегаструктура перезагружена: мегаструктура"
^ «Оболочковые миры – подход к терраформированию лун, малых планет и плутоидов», KL Roy; RG Kennedy III; DE Fields, 2009, JBIS, 62, 32-38
^ Дани Эдер
^ "Ederworld Analyzed (Concentric Gravity Balloons to Maximize Volume)". Гравитационные космические шары. 11 декабря 2013 г. Получено 30 июня 2020 г. – через blogspot.com.au.
^ Маккендри, Томас Лоуренс (9–11 ноября 1995 г.). Влияние технических параметров производительности молекулярной нанотехнологии на ранее определенные архитектуры космических систем. Четвертая конференция по прогнозированию молекулярной нанотехнологии. Пало-Альто, Калифорния.
^ "Tether Transport From LEO To The Lunar Surface" Архивировано 17 мая 2011 г. в Wayback Machine , Роберт Л. Форвард , 1991 г., 27-я совместная конференция по движению, AIAA 91-2322
