Wenn es darum geht, große Dinge zu bauen, verliert das Mega-Engineering „das kann man auf keinen Fall bauen“ an unserem mathematischen Wissen.
Ingenieurprojekte im Megabereich sind mehr als nur fantastische Objekte aus der Science-Fiction, sie werden in einigen Teilen der Welt bereits aktiv geplant und sind nicht neu – Menschen bauen seit Jahrtausenden Strukturen im Megabereich.
Tatsächlich ist der Drang, größere und komplexere Apparate, Maschinen und Strukturen zu bauen, so alt wie das Bauen, und seine Geschichte reicht weiter zurück, als Sie vielleicht denken.
Was ist Mega-Engineering?
Megascale-Engineering wird im Allgemeinen als die Art von Übung angesehen, bei der man sich mit Bleistift und Papier hinsetzt und ein Projekt entwirft, das in Bezug auf die beteiligte Technologie, den Materialbedarf oder den Arbeits- und Zeitaufwand in einem enormen Umfang nicht machbar ist.
Wir sagen "allgemein betrachtet", weil uns die genauere Definition eine interessante Debatte hinterlässt, auf die wir gleich eingehen werden.
Normalerweise ist Megaskala so definiert, dass sie jede Struktur umfasst, die größer als 1.000 Kilometer ca, aber nicht ausschließlich.
Viele führende Wissenschaftler haben auch Mega-Engineering-Ideen ausgearbeitet, darunter einige der berühmtesten Beispiele für Megastrukturen.
Was sind einige frühe Mega-Engineering-Projekte?
Der berühmte Mathematiker des antiken Griechenlands, Archimedes, ist angeblich behauptet:"Geben Sie mir einen Platz zum Stehen und einen Hebel, der lang genug ist, und ich kann die Erde bewegen!viele Vielfache der Kraft, die über das hinausgeht, was ihr Körper allein produzieren könnte.
Obwohl der Hebel, den er gebraucht hätte, in der Tat lang gewesen wäre, viel länger, als irgendjemand im antiken Griechenland oder sogar heute produzieren könnteMaschinenbau und Mechanik und sprengen sie auf ein Ausmaß, das weit über unsere heutige Reichweite hinausgeht.
Ein weiterer bemerkenswerter Fall aus der Geschichte war Christoph Grienbergers "Golden Earth"-Beweger. Der 1561 geborene Grienberger war ein Jesuitenpriester, der zu dieser Zeit im Wesentlichen der akademische Peer-Reviewer der wissenschaftlichen Arbeiten jesuitischer Autoren wurde. Er hatte auch einegrundlegendes Verständnis der Verwendung von Drehmoment zur Verstärkung der menschlichen Kraft.
Ausgehend von der Annahme, dass ein Hafenarbeiter mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:10 Ladungen zehnmal schwerer heben könnte, als er es allein mit seinen Händen hätte tun können, setzte sich Grienberger mit Tinte und Papier hin und entwickelte eine Vorrichtung aus Zahnrädern und Seilen, diewäre in der Lage, den gesamten Planeten zu heben.
Es gab mehrere vorgeschlagene Ingenieurprojekte, die möglicherweise keine einzige 620-Meilen-lange 1.000-Kilometer-Struktur hervorgebracht hätten, aber ohne Frage diese Art von übergroßer Auswirkung hätten, wenn sie versucht worden wären.
Ein solches Projekt, Altantropa, war die Idee des deutschen Architekten und Ingenieurs Herman Sörgel, der 1927 vorschlug, dass Europa einen Damm über die Meerenge von Gibraltar und andere wichtige Orte im und um das Mittelmeer errichten sollte.
Dies, so sagte er voraus, würde den Meeresspiegel des Mittelmeers um bis zu 660 Fuß senken, um mehr als 148.263.229 Acres 600.000 Quadratkilometer Ackerland für die europäische Kolonisierung bereitzustellen.
Sörgels Plan hatte noch viel mehr zu bieten, vieles davon voller rassistischer und kolonialer Einstellungen, die zu dieser Zeit endemisch waren, aber obwohl riesige Mengen Landgewinnung nicht ganz dasselbe sind wie ein hoch aufragender Weltraumaufzug, die Skalaund die Vorstellungskraft des Projekts entsprechen eher dem, was wir denken, wenn wir über Mega-Engineering sprechen.
Als wir modernere Zeiten erreichen, haben Science-Fiction-Autoren den Ball von träumenden Ingenieuren und Wissenschaftlern aufgegriffen und uns viele der Megastrukturen gegeben, an die wir heute denken.
Die Dyson-Sphäre
Freeman Dyson, eine der treibenden Figuren hinter der Projekt Orion-Raumschiff, war der erste, der das vielleicht bekannteste Mega-Engineering-Projekt von allen vorschlug: Das Dyson-Kugel.
Spekulation über die Suche nach außerirdischem Leben 1960, Dysonhat eine Arbeit geschrieben wobei er argumentierte, dass es nicht ausreiche, nach Funkübertragungen zu suchen, da dies eine außerirdische Rasse erforderte, um sie auszusenden, was keine Garantie ist.
Aber aufgrund des exponentiellen Bevölkerungswachstums auf einer bewohnbaren terrestrischen Welt, dachte er, müsste jede ausreichend fortgeschrittene Spezies andere Orte als ihren Heimatplaneten finden, um sich zu besiedeln, und die Beute in ihrem lokalen Sonnensystem könnte gering sein.
Eine Möglichkeit wäre, dass die außerirdische Zivilisation jeden der Gasriesen ihres Systems ausschlachtet, um Materialien zu erhalten, um riesige, verbundene Plattformen mit einer Dicke von 1,82 bis 3,08 m in einer Art Schale um ihren Wirtsstern zu bauenDie Plattformen würden sich in einiger Entfernung vom Stern befinden, damit sie die gleiche Temperatur wie auf ihrer Heimatwelt erleben können.
Eine solche außerirdische Rasse könnte dann auf den Plattformen in einer künstlichen Biosphäre leben, und Dyson dachte, wir könnten dies erkennen, ohne dass sie aktiv Signale aussenden müssen.
Das Vorhandensein dieser großen Plattformen würde einen erheblichen Prozentsatz des sichtbaren Lichts von ihrem Wirtsstern blockieren, aber die Hitze des Sterns, der auf die Plattformen trifft, müsste immer noch irgendwie in den Weltraum ausstrahlen, sonst würden die Plattformen schmelzen.
Diese Strahlung im Infrarotspektrum wäre für uns sichtbar, egal wie ruhig eine außerirdische Spezies hätte bleiben wollen, und Dyson schlug vor, danach zu suchen.
Dyson vermutete, dass die Leute damals verwechselte das Wort "Biosphäre" mit einer tatsächlichen Kugel, und ging mit der Idee in die Stadt, und er könnte Recht haben. Aber andere Physiker und Ingenieure sagen, dass eine Art Kugel oder Struktur, die einen Stern umgibt, die 100% seiner Energie in den praktischen Gebrauch umwandelt, nicht so weit hergeholt istwie sogar Dyson es glaubte.
Offensichtlich ist unsere Materialwissenschaft nicht annähernd fortgeschritten genug für diese Art von Projekt, aber während wir die Menschheit in den Weltraum bewegen und etwas bauen wie eine Dyson-Kugel ist mehr eine Frage von Ressourcen, Zeit und Arbeit als eine Unmöglichkeit.
Tatsächlich berichteten Wissenschaftler bereits im Jahr 2015, dass das Licht des Sterns KIC 8462852, ungefähr 1.480 Lichtjahre von uns entfernt, verhielt sich auf unerklärliche Weise. Es gab viele Theorien, einschließlich einer, dass dies eine echte außerirdische Megastruktur sein könnte.
Die Tatsache, dass es von echten Wissenschaftlern nicht vollständig aus dem Raum gelacht wurde, ist aufschlussreich, und die Forscher, die das Dimmen entdeckten, hatten wertvolle Zeit auf dem Allen Telescope Array, um sich den Stern noch einmal anzusehen und ihre Hypothese zu testen.
Wie sich herausstellte, kam zu viel blaues Licht vom Stern, als dass die Verdunkelung von einer Dyson-Kugel stammte, aber das Geheimnis bleibt offen, und so etwas wie eine sogenannte Dyson-Schwarm wo Sie anstelle einer Kugel um einen Stern eine Wolke von Millionen von Sonnenkollektoren haben, um dasselbe zu erreichen könnte immer noch eine Möglichkeit sein.
Weltraumaufzüge
Wahrscheinlich die zweitbekannteste Megastruktur nach der Dyson Sphere ist die Weltraumaufzug, und falls die Menschheit jemals eine Megastruktur baut, die erstmals in einem Science-Fiction-Roman beschrieben wurde, dies könnte der sein, den wir bauen.
Die Grundidee besteht darin, ein am Boden verankertes Kabel über eine geostationäre Umlaufbahn hinaus in den Weltraum zu führen. Darüber hinaus verankert ein Gegengewicht mit ausreichender Masse das Kabel im Raum, so dass die Spannung des Kabels immer gespannt ist, ähnlich wie bei einer PflaumeLinie hier auf der Erde.
Von dort aus bräuchte man nur ein Kletterfahrzeug, um das Kabel hinauf in die Umlaufbahn zu fahren, und da dies mit einem solarbetriebenen Fahrzeug möglich wäre, müsste man dabei keinen Treibstoff verbrauchen, was im Wesentlichen Reisen in den Weltraum unternehmen würdeeine Investition, bei der fast alle Kosten im Voraus bezahlt werden, anstatt die laufenden Kosten für den Start von Raketen zu einem Preis von Zehntausenden von Dollar für jedes Kilogramm Gewicht in Ihrer Rakete.
Die Herausforderung für Weltraumaufzüge besteht darin, dass die tägliche Rotationskraft um die Erdachse selbst für die fortschrittlichsten Materialien, die wir entwickelt haben, viel zu groß ist. Es wird darüber gesprochen, dass Kohlenstoff-Nanoröhrchen eine mögliche Lösung sind, aber es gibt diejenigen, die glaubendass ein erdbasierter Weltraumlift aus materieller Sicht einfach nicht in Frage kommt.
Das gilt jedoch nur für die Erde. Auf dem Mond und dem Mars, wo die Schwerkraft deutlich geringer ist als die der Erde, könnte ein Weltraumaufzug mit Materialien gebaut werden, die wir bereits haben, wie Kevlar. Für zukünftige Weltraummissionen könnten Weltraumaufzüge entscheidend seinfür die Ressourcengewinnung, den menschlichen Transport und mehr und hätte den Vorteil, auch praktisch zu sein, sobald wir die Schwerkraft der Erde verlassen.
Haben wir jemals eine Megastruktur gebaut?
Während die meisten Mega-Engineering-Projekte rein spekulativ sind, gibt es eine ehrliche Debatte darüber, ob dies schon immer so war. Die Chinesische Mauer zum Beispiel ist mehr als 13.000 Meilen lang ~21.000 km, was weit vorbei istdie Megameter-Schwelle, um als Megastruktur zu gelten.
Aber immer wenn jemand die Große Mauer erwähnt, sagen die Leute, die sich am meisten für solche Dinge interessieren, ausnahmslos: "Ja, aber das zählt nicht, weil..."
Vielleicht liegt es daran, dass es alt und Low-Tech ist, eine Struktur aus Stein, Holz und Mörtel, es ist irgendwie nicht das, was einer dieser Leute mit dem Begriff "Megastruktur" meinte.
Vielleicht hat der Bau zu lange gedauert, angefangen im 7. Jahrhundert v. Chr. Mit der Fertigstellung der am besten erhaltenen Teile im 17. Jahrhundert n. Chr., also etwa zwei Jahrtausenden von Anfang bis Ende.
Aber die Große Mauer wurde ursprünglich nicht als eine einzige Struktur konzipiert. Im dritten JahrhundertKaiser Qin Shi Huang, der China vereinte, verband eine Reihe bestehender Verteidigungsmauern zu einem einzigen System. Die Mauer wurde im Laufe der Zeit erweitert, auch mit Ästen und anderen sekundären Abschnitten. Manchmal verfiel die Mauer und wurdevon späteren Kaisern wieder aufgebaut.Diese Art von Projekt war eher ein Wunsch als ein konkreter Plan – bis dies nicht der Fall war, und der größte Teil der heutigen Großen Mauer ist das Ergebnis der Arbeit während der Herrschaft des Hongzhi-Kaisers1487–1505.
Wie lange, glauben die Leute genau, wird es dauern, eine Dyson-Kugel um einen Stern zu bauen? Selbst mit einer Armee von Nanomaschinen, die ununterbrochen arbeiten, betrachten Sie immer noch die Arbeit von Jahrhunderten oder mehr.
Ein Teil dessen, was die Chinesische Mauer so aussehen lässt, als ob sie nicht ganz zu diesen anderen Mega-Engineering-Projekten passt, ist, dass wir es tatsächlich getan haben, und das scheint in manchen den Geist eines Mega-Engineering-Projekts zu verratenWeg.
Ingenieurprojekte und Bauwerke im Megamaßstab sollen mehr Ideen als Blaupausen sein, aber das Gleiche könnte man von der Großen Mauer sagen – bis zu dem Moment, als jemand anfing, Steine zu legen, um sie zu bauen.