Великая Китайская стена длиной 6352 км или 3947 миль представляет собой мегаструктуру. Этот снимок был сделан недалеко от Пекина в феврале 2005 года.
Мегаструктура — это очень большой искусственный объект, хотя пределы его размера значительно различаются. Некоторые применяют этот термин к любому особенно большому или высокому зданию. [1] [2] Некоторые источники определяют мегаструктуру как огромную самоподдерживающуюся искусственную конструкцию. Продуктами мегамасштабной инженерии или астроинжиниринга являются мегаструктуры.
Большинство проектов мегаструктур невозможно построить с использованием сегодняшнего уровня промышленных технологий. Это делает их проекты спекулятивными (или исследовательскими) разработками . Те, которые могут быть построены, легко квалифицируются как мегапроекты .
Мегаструктуры — это также архитектурная концепция, популяризированная в 1960-х годах, когда город мог быть заключен в одно здание или в относительно небольшое количество соединенных между собой зданий. Подобные 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 позже могут быть установлены, демонтированы и заменены комнаты, дома или другие небольшие здания; и который способен к «неограниченному» расширению. Этот тип структуры позволяет структуре адаптироваться к индивидуальным пожеланиям жителей, даже если эти желания меняются со временем. [3]
Другие источники определяют мегаструктуру как «любую застройку, в которой плотность застройки способна поддерживать услуги и объекты, необходимые для того, чтобы застройка стала автономным сообществом». [4]
Существуют структуры, которые можно считать мегаструктурами, например:
Великая Китайская стена представляет собой рукотворное мегасооружение шириной несколько метров и длиной 3947 миль (6352 км), площадью около 4975318 квадратных ярдов (4160000 м 2 ). [6]
Рисовые террасы Филиппинских Кордильер , обширный сельскохозяйственный ландшафт площадью 10 360 квадратных километров (4 000 квадратных миль), вырезанный в горах свободными племенами Ифугао примерно 6 000–2 000 лет назад. [7]
Большой адронный коллайдер состоит, среди прочего, из кольца диаметром 27 километров.
Сети автомобильных или железных дорог, а также совокупности зданий (города и прилегающие к ним пригороды) обычно не считаются мегаструктурами, несмотря на то, что их часто квалифицируют по размеру. Тем не менее, экуменополис может соответствовать критериям.
Трансглобальное шоссе — система автомагистралей, которая свяжет все шесть обитаемых континентов Земли. Шоссе объединит новые и существующие мосты и туннели, что не только улучшит наземный транспорт, но и потенциально станет каналом для инженерных трубопроводов.
Девятое облако — это предложение Бакминстера Фуллера о создании сферы тенсегрити радиусом в милю, которая была бы достаточно большой, чтобы плавать в небе, если бы она была нагрета всего на один градус выше температуры окружающей среды, создавая среду обитания для мини-городов с тысячами людей в каждом «облаке». Девять". Фуллер также предложил морской аналог, состоящий из полого террасированного плавучего тетраэдра из железобетона размером в одну милю от вершины до вершины, поддерживающего население в один миллион человек, живущее в размещаемых по воздуху жилых модулях снаружи, с необходимой инфраструктурой, обеспечивающей коммунальные услуги (вода, электричество, канализация и т. д.) внутри. Модули будут иметь стандартизированные служебные порты, чтобы стать полностью пригодными для проживания в течение нескольких минут после прибытия, и впоследствии их можно было бы отсоединить и переместить в другие подобные города.
Был предложен ряд теоретических структур, которые можно считать мегаструктурами.
Звездный масштаб
Схема в разрезе идеализированной оболочки Дайсона — варианта оригинальной концепции Дайсона — радиусом 1 а.е.
Большинство предложений по созданию мегаструктур звездного масштаба представляют собой проекты, позволяющие использовать энергию звезды, подобной Солнцу, при этом, возможно, сохраняя при этом гравитацию или другие атрибуты, которые сделают ее привлекательной для развитой цивилизации.
Диск Олдерсона представляет собой теоретическую структуру 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, покачивающейся вверх и вниз в середине диска.
Сфера Дайсона (также известная как оболочка Дайсона) относится к структуре или массе вращающихся объектов, которые полностью окружают звезду, чтобы в полной мере использовать ее солнечную энергию.
Мозг -матрешка представляет собой совокупность множества концентрических сфер Дайсона, которые используют энергию звезды для вычислений .
Звездный двигатель либо использует разницу температур между звездой и межзвездным пространством для извлечения энергии, либо служит двигателем Шкадова .
Двигатель Шкадова ускоряет всю звезду в космосе, избирательно отражая или поглощая свет на одной ее стороне.
Топополис (также известный как Космические Спагетти) представляет собой большую трубу, которая вращается, создавая искусственную гравитацию.
Мир -Кольцо (или Кольцо Нивена ) — это искусственное кольцо, окружающее звезду, вращающееся быстрее орбитальной скорости, чтобы создать искусственную гравитацию на ее внутренней поверхности. Невращающийся вариант — прозрачное кольцо пригодного для дыхания газа, создающее вокруг звезды непрерывную микрогравитационную среду, как в одноименном Дымовом кольце .
Родственные структуры, которые нельзя классифицировать как отдельные звездные мегаструктуры, но встречаются в аналогичном масштабе:
Рой Дайсона — это сфера Дайсона, состоящая из отдельно вращающихся по орбите элементов (включая крупные среды обитания), а не из одной сплошной оболочки.
Пузырь Дайсона — это сфера Дайсона, в которой отдельные элементы представляют собой статиты , внеорбитальные объекты, удерживаемые в воздухе давлением солнечного света .
Планетарный масштаб
Кольцо Бишопа , Ореол или Орбиталь — это космическая среда обитания, похожая на Кольцо Нивена, но намного меньшая по размеру. Вместо того, чтобы быть сосредоточенным на звезде, он вращается вокруг звезды, и его диаметр обычно порядка величины планеты. Наклонив кольцо относительно его орбиты, внутренняя поверхность будет испытывать почти обычный цикл смены дня и ночи. Из-за своих огромных масштабов среду обитания не нужно будет полностью закрывать, как Стэнфордский тор , вместо этого ее атмосфера будет удерживаться исключительно за счет центростремительной гравитации и боковых стенок, обеспечивающих открытое небо.
Globus Cassus — это гипотетический предлагаемый проект по превращению планеты Земля в гораздо больший, полый, искусственный мир с экосферой на внутренней поверхности. Эта модель служит инструментом для понимания реальных процессов функционирования мира.
Миры-оболочки или паратерраформирование — это надутые оболочки, удерживающие воздух под высоким давлением вокруг безвоздушного мира, чтобы создать пригодную для дыхания атмосферу. [8] Давление содержащегося воздуха поддерживает вес корпуса.
Миры с полностью полыми оболочками также могут быть созданы в планетарном или более крупном масштабе с помощью одного лишь содержащегося газа, также называемого гравитационными шарами, при условии, что внешнее давление содержащегося газа уравновешивает гравитационное сжатие всей структуры, что приводит к отсутствию результирующей силы на планете. оболочка. Масштаб ограничен только массой заключенного в нем газа, оболочка может быть изготовлена из любого приземленного материала. Оболочка может иметь дополнительную атмосферу снаружи. [9] [10]
Это также может относиться к терраформированным или искусственным планетам с несколькими концентрическими слоями.
Орбитальные структуры
Орбитальное кольцо — это динамически поднятое кольцо, размещенное вокруг Земли и вращающееся с угловой скоростью, превышающей орбитальную скорость на этой высоте. Стационарные платформы могут поддерживаться за счет избыточного центростремительного ускорения сверхорбитального кольца (аналогично, в принципе, орбитальному кольцу). Пусковая петля ), а наземные тросы могут поддерживаться со стационарных платформ.
Сфера Бернала представляет собой проект сферической космической колонии с максимальным диаметром 16 километров. На экваторе у него будет гравитация, а на полюсах он постепенно достигнет нулевой гравитации.
Космические станции с вращающимися колесами , такие как Стэнфордский тор , представляют собой колесные космические станции, которые создают искусственную гравитацию за счет вращения. Типичные конструкции включают в себя транспортировку спиц к центральному узлу, используемому для стыковки и/или исследования микрогравитации.
Связанные концепции, цилиндры О'Нила и Маккендри , представляют собой пары цилиндров, вращающихся в противоположных направлениях, содержащих внутри обитаемые области и создающих 1g на своих внутренних поверхностях за счет центростремительного ускорения. Масштаб каждой концепции основывался на оценке самого большого цилиндра массой 1 г, который можно было бы построить из стали (О'Нил) или углеродного волокна (Маккендри). [11] [12]
Полые астероиды (или миры-пузыри, или Террария ) вращаются вокруг своей оси для имитации гравитации и заполняются воздухом, что позволяет обитать внутри них. Согласно некоторым концепциям, астероид нагревается до расплавленной породы и надувается до окончательной формы. [13] [14]
Одна из концепций космического лифта предполагает его привязку к мобильной морской платформе.
Скайхук — это очень длинный трос , свисающий с орбиты.
Космический лифт — это трос, прикрепленный к земле и выходящий за пределы высоты геостационарной орбиты, так что центростремительная сила превышает силу гравитации, оставляя конструкцию под небольшим внешним натяжением.
Космический фонтан — это динамически поддерживаемая конструкция, удерживаемая за счет импульса масс, которые на высоких скоростях взлетают вверх от земли.
Стартовая петля (или петля Лофстрома) представляет собой железную петлю длиной 2000 км с динамической поддержкой, которая выступает по дуге до 80 км, по которой ездят автомобили на магнитной подвеске при достижении орбитальной скорости.
StarTram Generation 2 — это стартовая трасса на магнитной подвеске, простирающаяся от земли до массы более 96% атмосферы и поддерживаемая магнитной левитацией.
Ротоватор - это вращающийся трос, нижний кончик которого движется в направлении, противоположном орбитальной скорости троса, уменьшая разницу в скорости относительно земли и, следовательно, уменьшая скорость сближения ; верхний наконечник также движется со скоростью, превышающей орбитальную, что позволяет осуществлять переход между орбитами без использования топлива. В безвоздушном мире, таком как Луна, нижний наконечник может фактически касаться земли с нулевой горизонтальной скоростью. [15] Как и в случае с любым тросом обмена импульсом , орбитальная энергия приобретается или теряется при передаче.
Вымышленный
В художественной литературе появился ряд структур, которые можно считать мегаструктурами.
Серия романов Ларри Нивена, начинающаяся с «Мира-кольца» , была посвящена и положила начало концепции мира-кольца, или кольца Нивена. Мир-кольцо — искусственное кольцо с радиусом, примерно равным радиусу орбиты Земли (1 а.е. ). В центре находится звезда, а кольцо вращается, создавая перегрузки , а внутренние стенки удерживают атмосферу. Структура нестабильна и потребовала от автора включить обходные пути в последующие романы, основанные на ней.
В манге Blame! Мегаструктура представляет собой обширный 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 «Саги о хичи» Фредерика Пола раса существ из чистой энергии, называемая «Враг», построила Кугельблиц, черную дыру, состоящую из энергии, а не материи.
В серии книг Стивена Бакстера « Зили » одноименная инопланетная раса построила Кольцо — мегаструктуру из космических струн , простирающуюся на расстояние более 10 миллионов световых лет.
В Freelancer — оболочка Дайсона Дом'Кавоша, в которой обитает раса дронов, созданная Дом'Кавошем, Кочевниками. Это достигается через гиперврата, созданные теми же создателями, что и сфера Дайсона.
Название романа Эрика Брауна « Спираль» напрямую отсылает к спиральной мегаструктуре звездного масштаба. Вдоль структуры разбросаны различные типы сред и мест обитания, а их различное расстояние от центральной звезды влияет на климат.
Центральный квест игрока в компьютерной игре Dyson Sphere Program — построить сферу Дайсона . Геймплей сосредоточен на строительстве фабрик планетарного масштаба как средства достижения этой цели.
Кварги в игре Endless Sky показаны строящими массивное кольцо вокруг одной из своих звезд, диаметр которого, скорее всего, составляет одну астрономическую единицу. Полную версию этого также можно найти в другом месте.
В романе Денниса Э. Тейлора «Небесная река» 2020 года рассказывается о Топополисе , построенном вокруг инопланетной системы. Различные сегменты конструкции построены с искусственным климатом и погодой.
Планетарный и орбитальный масштаб
Несколько структур из вымышленной вселенной Halo :
Оригинальные двенадцать Ореолов , показанные в Halo: Cryptum , имели диаметр 30 000 километров; отдельный массив из шести Ореолов имеет диаметр 10 000 километров, причем один из первоначальных двенадцати позже был уменьшен до этого размера в Halo: Primordium .
Малый Ковчег представляет собой сооружение диаметром 127 530 км, из которого можно активировать Массив Ореолов и которое способно создавать Ореолы длиной 10 000 км. «Большой» Ковчег, видимый в Криптуме и Примордиуме , способен создавать ореолы радиусом 30 000 км.
Оникс — искусственная планета, полностью созданная из Предтеч-Стражей (современных реплицирующихся роботов). В его основе лежит «мир-щит», заключенный в пространстве противотока , диаметр которого составляет примерно одну астрономическую единицу . Гораздо меньший по размеру Щитовой мир 0459 (приблизительно 1400 км в диаметре) является местом действия второй половины Halo Wars . Третий мир-щит, Реквием, является основным местом действия Halo 4 . Реквием — это искусственная полая планета, заключенная в своего рода сферу Дайсона. Halo 5: Guardians представляет четвертый мир-щит, Генезис.
«Высшее Милосердие» , мобильная планетоидная станция Ковенанта.
В эпизодах сериала «Доктор Кто» «Украденная Земля» и «Конец путешествия» космическая станция размером с планету, известная как «Горнило», построена далеками, инопланетной расой, склонной к геноциду, и позволяет создать бомбу реальности , оружие, предназначенное для того, чтобы стереть с лица земли всю мультивселенную. По словам Доктора , в Горниле также содержалось достаточно далеков, чтобы уничтожить вселенную, в которой они находились, даже без бомбы .
В компьютерном аниме- фильме 2013 года « Капитан космических пиратов Харлок» Юпитерианский ускоритель представляет собой древнее оружие массового уничтожения , 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, 1000 лет в будущем в манге и аниме-сериале Knights of Sidonia, созданный после разрушения Земли вместе с другими безымянными семенными кораблями.
Трантор , столица межзвездной империи в серии «Основание» Айзека Азимова , представляет собой экуменополис , планету, полностью покрытую одним огромным, облицованным металлом зданием, с только одной маленькой зеленой зоной: территорией Императорского дворца.
Суперврата Ори , которые можно увидеть в ряде эпизодов Stargate SG1, можно классифицировать как мегаструктуру.
В серии «Автостопом по Галактике» Земля, как и другие планеты, представляла собой искусственные мегаструктуры. Земля была задумана как гигантский компьютер и была построена расой существ, которые зарабатывали себе на жизнь созданием других планет.
Мата-Нуи во франшизе «БИОНИКЛ» можно классифицировать как мегаструктуру. По сюжету он представляет собой массивного робота высотой с планету, и внутри его тела все обитатели Вселенной БИОНИКЛ (Матораны, Тоа и т. д.) живут, не подозревая, что они живут внутри массивной, путешествующей по космосу сущности.
В романах Robotech Sentinels Хейдон IV — это искусственно созданная киберпланета, населенная андроидами.
В видеоигре Destiny 2 2017 года флот Доминуса Гоула, правителя Империи Кабала, оснащен огромным супероружием под названием «Всемогущий» , размах крыльев которого, как говорят, равен планете Меркурий . Всемогущий связывается со звездой солнечной системы на квантовом уровне через энергетический луч и расщепляет ее на пригодное для использования топливо, переходя в другую систему, прежде чем звезда коллапсирует в сверхновую.
Крепость Кошмара из Kirby : Right Back at Ya! можно классифицировать как мегаструктуру, поскольку она размером с небольшую планету.
В нескольких работах Артур Кларк пишет о колоссальной полой трубке, впервые описанной в «Свидании с Рамой» (1973) и населенной разными расами.
Цитадель во вселенной Mass Effect — это огромная космическая станция, построенная древней расой машин под названием Жнецы за миллионы лет до игр серии. На момент выхода Mass Effect 2 его население составляло 13,2 миллиона человек.
В игре Airforce Delta Strike большой космический лифт под названием Chiron Lift используется для отправки припасов в открытый космос.
В серии Warhammer 40,000 Императорский Дворец (место Золотого Трона, где Император Человечества остается живым на неопределенный срок) можно считать мегаструктурой. Дворец представляет собой комплекс сооружений, охватывающих весь континент, а Золотой Трон расположен на территории, простирающейся через все Гималайские горы.
В фильме «Элизиум» на роскошной космической станции (« Кольцо епископа ») под названием «Элизиум» проживает богатое население человеческого рода.
В фильме 2022 года «Падение луны» Луна Земли сбивается со своей орбиты и начинает вращаться ближе к Земле. Сторонник теории заговора полагает, что Луна — это мегаструктура сферы Дайсона, и оказывается прав.
«Звездные войны» (1977-настоящее время, американская научно-фантастическая франшиза)
Станция «Балансир» — сферическая космическая станция диаметром 350 км, расположенная в точке Лагранжа между планетами Талус и Тралус в системе Кореллия . Это был гигантский и древний гиперпространственный притягивающий луч, с помощью которого древняя раса, известная как Небожители, создала звездную систему Кореллии. С помощью притягивающего луча целые планеты можно было перемещать через гиперпространство и выстраивать на их настоящие орбиты вокруг центральной звезды. С другой стороны, та же технология может быть использована в качестве оружия для уничтожения даже звезд. Внутри основной сферы огромное жилое пространство под названием Пустотаун было домом для многих людей, так же, как и внутри сферы Дайсона .
Корусант , огромный город, полностью покрывает свою планету. Он служит столицей сначала Республики, а затем Первой Галактической Империи.
« Галактическая пушка» , большая космическая станция , предназначенная для уничтожения целых планет со всей галактики, может считаться мегаструктурой, поскольку ее размер составляет более семи километров в длину.
Glavis Ringworld — космическая станция в форме кольца вокруг звезды в « Книге Бобы Фетта» .
Стелларис (видеоигра, 2016 г.)
Мегаструктуры звездного масштаба
Сфера Дайсона — это мегаструктура, добавленная в дополнении «Утопия», способная производить огромное количество энергии за счет того, что Солнечная система становится непригодной для жизни, за исключением мест обитания.
Кольцевой мир — это мегаструктура, добавленная в дополнении «Утопия», предлагающая среду обитания размером с солнечную систему, эквивалентную четырем огромным обитаемым планетам.
Декомпрессор материи — это мегаструктура, добавленная в дополнение к игре «Мегакорпорация», позволяющая владельцу добывать огромное количество минералов из ядер черных дыр.
Мегаверфь — это огромная верфь на орбите звезды, способная производить корабли гораздо быстрее, чем обычные верфи.
Эфирофазный двигатель — это мегаструктура, построенная стремящимися к кризису, способная уничтожить всю галактику в качестве побочного продукта, позволяя расе, построившей ее, подняться к «Савану», альтернативному измерению в игре, состоящему из почти чистой энергии.
Квантовая катапульта — это большая мегаструктура, построенная вокруг пульсара или нейтронной звезды, способная мгновенно отправлять флоты через галактику. Однако он не совсем точен и поэтому может отослать флот от намеченного пункта назначения.
Мегаструктуры орбитального/планетарного масштаба
Научный Нексус — это огромная орбитальная научная лаборатория, которая значительно расширяет научное производство империи.
Sentry Array — это огромная орбитальная станция, которая дает вам возможность видеть всю игровую галактику.
Среды обитания — это орбитальные структуры, служащие целям небольшой планеты.
Мега-арт-инсталляция — это мегаструктура, которая улучшает ваши общие удобства и счастье в вашей империи.
Стратегический координационный центр — это мегаструктура, которая увеличивает возможности вашего военно-морского флота и скорость корабля, а также добавляет несколько других бонусов.
Межзвездная ассамблея действует как центр галактического сообщества игры, увеличивает ваш дипломатический вес, добавляет больше посланников и повышает мнение о вас другой империи.
Шлюзы позволяют практически мгновенно путешествовать по галактике. Кроме того, существует уникальная форма Врат под названием «L-Врата», которые соединяются с внегалактическим скоплением звезд.
Орбитальные кольца — это массивные кольцевые структуры, построенные вокруг планет, которые обеспечивают дополнительную защиту и увеличивают производительность планеты.
Гиперреле — это большие конструкции, которые позволяют кораблям переходить к идентичным гиперреле в соседних системах вместо использования существующих гипермаршрутов, тем самым избегая необходимости пересекать системы на субсветовой скорости.
Кроме того, многие мегаструктуры также могут генерироваться в «разрушенных» версиях, которые игрок может позже отремонтировать.
Смотрите также
Викискладе есть медиафайлы, связанные с мегаструктурами .
^ ""о Мегаструктуре"". Архивировано из оригинала 7 октября 2008 года . Проверено 16 сентября 2008 г.
^
«Современный городской пейзаж» EC Relph
^ Пейн, Энтони (2021). «Мегаструктура». Архитектурный обзор, The – через indexarticles.
^
«Будущие формы и дизайн для устойчивых городов» Майкла Дженкса, Николы Демпси, 2005 г.
^ "Перезагрузка мегаструктуры: мегаструктура"
^ Дамиан Циммерман, Тематические исследования ICE: Великая Китайская стена, декабрь 1997 г.
^ nscb.gov.ph, ФАКТЫ И ЦИФРЫ, провинция Ифугао. Архивировано 13 ноября 2012 г. в Wayback Machine.
^ «Миры-оболочки - подход к терраформированию лун, малых планет и плутоидов», К.Л. Рой; Р.Г. Кеннеди III; Д.Э. Филдс, 2009, JBIS, 62, 32–38.
^ Дэни Эдер
^ «Анализ Ederworld (концентрические гравитационные шары для увеличения объема)» . Гравитационные космические шары. 11 декабря 2013 года . Проверено 30 июня 2020 г. - через blogspot.com.au.
^ Маккендри, Томас Лоуренс (9–11 ноября 1995 г.). Влияние параметров технических характеристик молекулярной нанотехнологии на ранее определенные архитектуры космических систем. Четвертая Форсайт-конференция по молекулярным нанотехнологиям. Пало-Альто, Калифорния.
^ Коул, Дэндридж М .; Кокс, Дональд В. (1964). Острова в космосе: вызов планетоидов . Филадельфия: Chilton Book Co. АСИН B0007DZSR0.
^ «Тезерный транспорт с НОО на поверхность Луны». Архивировано 17 мая 2011 г. в Wayback Machine , Роберт Л. Форвард , 1991, 27-я совместная конференция по двигательной активности, AIAA 91-2322.
