Мегамасштабная инженерия (или макроинженерия ) [1] — это форма исследовательской инженерии , связанная со строительством сооружений 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 .
Помимо крупномасштабных структур, мегамасштабная инженерия также определяется как включающая преобразование целых планет в среду, пригодную для обитания человека , - процесс, известный как терраформирование или планетарная инженерия . Это может также включать трансформацию состояния поверхности, изменения планетарной орбиты и структур на орбите, предназначенных для изменения энергетического баланса.
Астроинженерия — это распространение мегамасштабной инженерии на мегаструктуры звездного масштаба или большего размера, [3] такие как сферы Дайсона , [4] Миры-кольца и диски Олдерсона .
Несколько концепций мегамасштабных структур, таких как сферы Дайсона , рои Дайсона и мозг-матрешка, вероятно, будут построены на космических спутниках солнечной энергии . Другие концепции планетарной инженерии или межзвездной транспортировки, вероятно, потребуют космических спутников солнечной энергии и сопутствующей космической логистической инфраструктуры для их энергоснабжения или строительства.
Мегамасштабная инженерия часто играет важную роль в сюжете научно-фантастических фильмов и книг. Микрогравитационная среда космического пространства дает несколько потенциальных преимуществ для проектирования этих структур. К ним относятся минимизация нагрузок на конструкцию, наличие большого количества сырья в виде астероидов и обильный запас энергии от Солнца . Однако возможности использовать эти преимущества пока недоступны, поэтому они предоставляют материал для научно-фантастических тем .
Довольно много мегаструктур было спроектировано на бумаге в качестве исследовательских работ. Однако список существующих и планируемых мегаструктур осложняется неоднозначностью классификации того, что именно представляет собой мегаструктура. По строгому определению, никаких мегаструктур в настоящее время не существует (при этом космический лифт является единственным таким проектом, который серьезно рассматривается). Согласно 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 предлагаемых мегаструктур только орбитальный лифт , [5] пусковая петля Лофстрома и концепции марсианского или лунного космического лифта могут быть построены с использованием традиционных инженерных методов и находятся в пределах досягаемости современной материаловедения . Углеродные нанотрубки могут обладать необходимой прочностью на разрыв для более технологически сложного космического лифта на Земле , но создание нанотрубок необходимой длины — это лабораторное задание, а адекватная технология в масштабе кабеля еще вообще не 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 создания достаточно большой «строительной бригады». Использование нанотехнологий могло бы обеспечить как самовоспроизводящиеся ассемблеры, так и специализированные материалы , необходимые для такого проекта. Однако нанотехнологии в настоящее время являются еще одной областью спекулятивной исследовательской инженерии .