Насколько большой должна быть мегаструктура, чтобы вместить 1 миллиард человек на неопределенный срок?

Руины зданий, заброшенные города и пригороды усеивают побережья земных массивов, населенные дикими животными и осколками некогда живой цивилизации. Океаны относительно пусты, почва и грязь лишены всех своих питательных веществ, растительность на земле борется с сильными ветрами, цепляясь за рыхлую землю. Бесплодный. Человечество, кажется, почти исчезло, планета уничтожена невежеством ее самых диких обитателей.

Однако жители не ушли; они отступили в свои убежища, чтобы переждать бурю. Шок и страх, которые пришли с последним урожаем, подтолкнули граждан мира к ответам. Из этого хаоса появился Артур Хокинг, ученый в области архитектуры и продуктов питания из ICBC/Coke/Pepsi. Он принес в массы идею самоподдерживающейся конструкции, возможность иметь все необходимое человеку в одном здании. Сельское хозяйство будет занимать большую часть пространства построек, но автоматизированное сельское хозяйство обеспечит постоянный поток продукции населению.

Юма Аризона была выбрана для размещения построек, небольшого городка в юго-западном углу того, что было Аризоной. В этом городе больше всего солнечного света за год, что идеально подходит для массивов солнечных панелей, которые будут использоваться в дополнение к ядерным генераторам, встроенным в конструкции. Здания изначально предназначались только для некоторых граждан Соединенных Штатов, которые могли себе это позволить, но массовая истерия после «последнего урожая» сделала эти сооружения единственным прибежищем для всех людей в мире, поэтому интерес резко возрос, и мир устремился к ним. Юма, 10 миллиардов человек в 2081 году.

Насколько большой должна быть одна из этих башен, чтобы вместить 1 миллиард человек? Моя история происходит в 2081 году (только что прочитал эту книгу), и я пытаюсь точно масштабировать здания в своей голове и истории. В идеале 10 из них поместились бы в Юме, поэтому они масштабировались бы по вертикали больше, чем по горизонтали. Им необходимо учитывать сельскохозяйственные площади, жилую площадь и некоторую площадь общего пользования, которая, вероятно, будет равна жилой площади (школы, исследовательские центры, производители одежды, рестораны и т. д.). План состоит в том, чтобы переждать шторм, который, вероятно, продлится около 1000 лет (для здорового верхнего слоя почвы и местной популяции животных). Как только все окажутся в структурах, каждая из них будет изолирована от внешнего физического контакта, чтобы позволить природе развиваться без вмешательства человека и ограничить любое потенциальное поражение урожая одной структурой.

РЕДАКТИРОВАТЬ: эти структуры слишком велики, чтобы поместиться исключительно в Юме, поэтому ради будущих ответов я позволю структурам существовать во всем округе Юма.

РЕДАКТИРОВАТЬ 2: Спасибо за помощь, по пути мне показали эту книгу/сайт , и теперь я чувствую, что должен ее порекомендовать. Если это интересно, вы можете проверить это.

Комментарии не для расширенного обсуждения; этот разговор был перемещен в чат .

Ответы (7)

О, боль...

Бедрок — ваша первая проблема. Вы не строите крошечное здание, такое как Бурдж-Халифа или Пизанская башня , вы строите здание, самое большое, самое громкое и самое красивое здание на планете. И вы гарантированно разрушите фундамент, если мы не пройдем весь путь до коренной породы, не раскрошим коренную породу, не просверлим несметное количество отверстий для металлических стержней и не заложим самый толстый фундамент, который когда-либо видел мир... потому что вы хотите застраиваться, а не выходить (в районе, который просто умоляет о большем разрастании городов), что, вероятно, ужасная идея, но давайте смиримся с этим.

Итак, давайте рассмотрим геологическую карту округа Юма, штат Аризона . Нам нужен кто-то вроде Аркенштейна XII, чтобы дать нам подноготную, но я держу пари, что слово «гранит» хорошо (моя благодарность Эшу за указание на это), что хорошо, потому что его больше. чем базальт. К сожалению, глядя на эту карту, вы быстро обнаружите, что, несмотря на то, что ваши солнечные батареи будут хорошо защищены от солнца, это практически худшее место на планете для фундамента того размера, который вы ищете. Ситуация не так плоха, как я опасался, но все равно неудобно. Но есть места, где мы можем заставить это работать, потому что мы собираемся рассчитать размер нашего следа.

Если я правильно помню свои уроки геологии в старшей школе, районы мира, которые лучше всего подходят для огромного фундамента, являются худшими для солнечных батарей. Хотя могу ошибаться. Средняя школа была когда-то в меловой период. Но об этом стоит подумать.

Вода – вторая проблема. Вы хотите быть самодостаточным для миллиарда человек. На самом деле это очень некрасивый расчет. Людям нужно пить, утилизировать отходы, следить за гигиеной (в герметичной системе с 1 млрд. человек... о, да), затем есть урожай, промышленность, контроль влажности и ля-ля-ля-ля. Я собираюсь сделать полное предположение и предложить рассчитать на человека, вам нужно что-то вроде 100 галлонов воды в день. Давайте представим, что у нас есть 100% эффективная переработка и что переработка способна перерабатывать каждую каплю воды каждый день (упрощение, которое буквально заставит ангелов плакать). Это 100 миллиардов галлонов воды или резервуар для хранения 13,4 миллиардов .кубических футов в размере. Если это всего лишь половина высоты вышеупомянутого Бурдж-Халифа (1358 футов), то его площадь составляет немногим более трети квадратной мили. Назовем его третьим для удобства и просто построим немного выше.

Итак, треть квадратной мили звучит не так уж плохо, и мы должны быть в состоянии найти хороший, большой кусок базальта даже рядом с Юмой, с которым мы сможем работать. Давайте зальем эту присоску глубиной 30 футов, полностью армированную и натянутую, конечно, и еще 2000 футов (легко) сотового резервуара для воды, чтобы мы могли построить над ней опорную конструкцию. Именно соты, необходимые для поддержки остальной части здания, создают высоту (это приблизительное предположение), потому что они потребляют объем, который ранее не учитывался.

И стоит отметить, что если у вас раньше не было кризиса, управляющего этим процессом, отвод воды для заполнения этого резервуара вызовет его. Хорошо, может быть, не совсем так, но возникшая в результате борьба между Калифорнией и Аризоной за права на воду, вероятно, приведет к второй гражданской войне в США.

Еда — ваша следующая проблема. Эта увлекательная статья сводит проблему к простому числу: один акр на человека, если вы делаете это «естественным» способом (выращивание сельскохозяйственных культур, выпас коров и т. д.). Это (*кашель*) миллиард акров под вашей крышей. Чтобы дать вам представление о размерах, Соединенные Штаты занимают 2,3 миллиарда акров. Чтобы было интересно, чуть более 1 миллиарда акров из них отведено под посевы и выпас скота. Учитывая потенциал производства продуктов питания в США, это бросает тень на вывод предыдущей статьи о том, что необходим 1 акр на человека, но мы с этим согласимся. Итак, вам нужно построить здание (теперь оно должно быть вертикальным), в котором будут размещены все земли, используемые для производства продуктов питания в Соединенных Штатах. Эта треть квадратной мили выглядит немного маленькой, как и моя оценка в 100 галлонов на человека.

И что-то должно быть не так с моими источниками на данный момент. Но не слишком неправильно. Люди уже давно жалуются на слишком много людей и слишком мало пахотных земель. Это может быть просто большое подчеркивание под проблемой. Другими словами, если вы не можете сократить производство продуктов питания до чего-то ужасного, ваша предпосылка неправдоподобна, поскольку вам нужна планета, чтобы накормить планету людей.

Давайте предположим, что вы усовершенствовали производство продуктов питания таким образом, что каким-то образом вам нужно всего 1/1000 пространства , чтобы накормить человека. Таким образом, один миллиард становится одним миллионом... акров (вздох). Треть квадратной мили составляет около 211 акров, поэтому вам нужно 4740 этажей для производства продуктов питания на уровне около десяти футов на этаж (что невероятно нереально ), так что теперь ваше здание работает на высоте 50 000 футов (что намного выше 35 000 футов). средняя крейсерская высота Боинга 737), а мы даже не начали заниматься промышленностью и инфраструктурой, не говоря уже о жилье.

Я сказал, что строить, а не выводить, было ужасной идеей....

И пришло время остановиться

Да, вы можете уменьшить высоту здания, расширив фундамент, но это вызывает проблемы с правдоподобным фундаментом (вспомните геологическую карту округа Юма). Очевидно, что сегодня мы не можем придумать правдоподобного способа сделать это. Так что я рискну и предложу...

Фундамент вашего здания размером с Коннектикут, а высота здания примерно 20 000 футов (6 100 метров).

И мы не будем говорить о том, какая будет погода вокруг этого лоха.

Самые недавно отложенные породы, которые вам действительно нужны из списка на этой карте, - это мезозойские магматические и метаморфические серии, гранит, гнейс и сланец, все, что моложе этого, слишком мягкое и/или лежит поверх более мягких пород в случае позже базальты и андезиты.
@Ash, спасибо, что указали на это! Ответ отредактирован.
На высоте 20 000 футов здание также должно быть герметизировано.
@GrandmasterB, о, черт, я даже не подумал об этом. Однако теперь, когда я думаю об этом, самоподдерживающееся требование OP потребует повышения давления любого размера. Тем не менее... всего лишь еще один кирпичик на пути, как говорит бард.
Имеет ли смысл поставить все на какой-то динамический фундамент? Я представляю что-то, где нижний слой здания построен так, чтобы можно было обслуживать и заменять, возможно, 10% фундамента за раз или около того. Я ничего не знаю о строительстве, особенно в таких масштабах, но планировать, чтобы фундамент постоянно трескался и ломался, и иметь способ справиться с этим, кажется, это может быть интересным решением.
Будут ли какие-либо проблемы с наличием резервуара для воды такой высоты? Я предполагаю, что давление воды на таких глубинах будет огромным.
@bob 😁 было бы много проблем с постройкой танка такого размера. Давление является лишь одним из них. Гармоники землетрясений - другое. Здание такого размера должно быть в наиболее геологически стабильном месте на планете, независимо от вашей потребности в солнечной энергии. Но да, много проблем.
Определенно. Не хотелось бы находиться рядом с этим баком, если бы он дал течь. Или здание во время землетрясения.
Приятный аспект - с чем-то таким большим, есть значительное количество воды только в трубах, в локальных камерах (подумайте о водонагревателях в доме / квартире), в ловушке в еде, в ловушке людей, в ловушке в воздухе, в туалеты и многое другое! Я бы также представил себе много меньших резервов, так как будет проще получить воду на месте, вместо того, чтобы открывать кран и ждать 15 минут, пока вода действительно доберется туда. Таким образом, хотя общее количество воды (и, честно говоря, запас воды) остается прежним, оно будет распределено по стольким областям, а не будет одним суперрезервуаром.
@ Selkie, это отличный момент - к сожалению, я даже не мог надеяться начать оценивать.
Я бы использовал один или два больших города, чтобы угадать соотношение Потребность в воде: Люди (как указано выше) и Люди: Запасы воды, и на этом остановился.
По сути, ОП строит космический корабль поколений, только по какой-то причине не в космосе.
Возможно, здание следует совместить с космическим элаватором, выходящим на геостационарную орбиту на высоте 36000 км. тогда у него могут быть солнечные батареи на вершине орбиты. Это также будет растяжимым, что уменьшит проблемы с фундаментом. Производство продуктов питания также может осуществляться на огромной орбитальной фабрике. Однако его нужно было перенести на экватор. Конечно, все это невозможно с сегодняшними технологиями материалов.
Что касается воды, то почему бы просто не поставить 100-галлонный резервуар для хранения в каждом доме, а станцию ​​рециркуляции воды выделить на каждые 100 домов или около того? Это решит проблемы с памятью, а также обеспечит резервирование, если что-то пойдет не так. Кроме того, вы не платите за электроэнергию, чтобы поднять воду на высоту 20 000 футов, когда кто-то на верхнем этаже идет мыть руки.
Кроме того, Коннектикут такого же размера, как округ Юма. Я думаю, что вы либо будете ниже 20 000 футов в этом районе, либо у вас будет меньшая площадь на этой высоте.
@ckersch Я не вдавался в подробности. Я только оговорил, что должно быть доступно 100 галлонов в день, и что у нас была идеальная (100%) переработка и обработка, а также идеально герметичная система, поэтому нам больше ничего не нужно. Это было упрощение, чтобы избежать некоторых действительно уродливых вычислений. Я даже не прикасался к энергии, потому что видел грядущее цунами проблем.
@ckersch, по этой причине я использовал Коннектикут, поэтому это звучало бы скорее «о, черт возьми!». Так много еще предстоит сделать в этом здании. Если вы не хотите, чтобы 1B человек чувствовали себя некомфортно до точки бунта, вам понадобится что-то вроде 10 м² спального места, 20–30 м² на еду/жилье, еще 10 м² на приготовление пищи/ванну + работа + парк + поклонение + развлечения + правительство.... Подумайте об этом так: город Юма составляет 121 милю ^ 2 и имеет 95,5 тыс. человек (0,0013 мили ^ 2 на человека). Таким образом, 1,267 миллиона квадратных миль / CT = 228 этажей * высота, не включая выработку электроэнергии и т. Д. Может быть, не 20 тысяч, но я уверен, что это лучше, чем 7 тысяч.
@JBH 7k кажется разумной консервативной оценкой. При манильской плотности вы можете разместить 500 миллионов в этой области. Высота Манилы в среднем около 100 м (очень приблизительно), так что в 20 раз это будет 2 км или около 6500 футов.
Даже если среднее потребление воды на человека в день составляет 100 галлонов, вам не нужно будет хранить 100 миллиардов галлонов, если ваша переработка будет быстрой. Вы намекнули, что на переработку воды уходит целый день. При непрерывном цикле без поправки на часы пик 50 миллиардов галлонов будут свежими, а 50 миллиардов галлонов будут использоваться или находиться в хранилище отходов. Если бы переработка была очень быстрой, и мы учитывали бы процент используемой воды, мы могли бы получить количество хранения намного меньше.
@Turbo Я упростил анализ, потому что знал, что модель окажется несколько безумной. Предположение, что 50 % будут использоваться, а остальные 50 % нуждаются в переработке, само по себе является упрощением, основанным на фактах, не имеющих доказательств. Вода есть в воздухе, в почве, в вашем унитазе, повсюду. Вполне вероятно, что на переработку потребуется перерабатывать не более 8%-15% в день. Полный анализ воды был бы очень сложным, и объем необходимой рециркуляции зависит от этого анализа. Честно говоря, я подозреваю, что требования к хранению хуже, чем я предполагал.

Размещение миллиарда человек в Юме, штат Аризона, включая производство продуктов питания, промышленность и торговлю, потребовало бы возведения всей территории до высоты около 2 км.

Математика:

Основываясь на ответах на этот вопрос , мы должны быть в состоянии накормить людей, используя около 25 м 2 пространства на человека с использованием разумных предположений об аэропонном производстве продуктов питания в ближайшем будущем. Основываясь на этом обсуждении жилой площади в современной Японии, минимальная жилая площадь, выделяемая на человека, составляет около 25 кв. м 2 дополнительного пространства. В современных городах около 50 % городских площадей занимают жилые помещения, а остальные — промышленные/коммерческие. (Пропорционально, если мы включим сельскохозяйственные участки в жилые районы, это увеличится примерно до 66% нашего пространства.) Кроме того, современные города примерно на 30% состоят из дорог. Для мегаструктуры нам также потребуется много места для контроля атмосферы. Давайте предположим, что это примерно столько же места, сколько и дорог.

В расчете на человека нам потребуется 50 × 2 × 1,6 "=" 160 м 2 пространства для учета транспорта, продуктов питания, жилья, промышленной торговли и атмосферной инфраструктуры. Тогда миллиарду людей потребуется в общей сложности 160 миллиардов квадратных метров пространства.

Используя Бурдж-Халифа в качестве оценки высоты этажа, каждый этаж будет составлять около 4 метров. Yuma AZ занимает площадь около 300 квадратных километров. Предполагая, что мы остаемся примерно в его границах, нам понадобится 160  миллиард  м 2 300  миллион  м 2 / пол , всего около 540 этажей, в зданиях высотой 2160 м.

Это, в частности, не включает площадь, которая вам понадобится для солнечных батарей, если это то, что вы используете для питания. Солнечные панели, в частности, нельзя штабелировать. Солнечный свет обеспечивает около 1 кВт/кв.м энергии. Предполагая, что нашим культурам требуется примерно столько же энергии, сколько дает солнце, и что производство сельскохозяйственных культур составляет около половины наших общих потребностей в энергии, нам потребуется 50 кВт на человека, что в общей сложности составляет около 50 миллиардов квадратных метров или 50 000 квадратных километров. площадка для солнечных батарей. Это предполагает максимальную эффективность: современные солнечные панели имеют КПД примерно 10–20%, поэтому вам потребуется 250–500 000 квадратных километров солнечных панелей. (Куба, для справки, занимает площадь около 100 000 квадратных километров.)

Если все поместятся в округе Юма, а не в нынешних границах города Юма, доступная площадь увеличится примерно в 50 раз. При таком предположении вы покрыли бы всю территорию до высоты около 50 метров, чтобы разместить дом. миллиарда человек, или 500 метров, чтобы вместить десять миллиардов. 500 метров — это высота жилой части Бурдж-Халифа, хотя, в отличие от этого здания, мегаструктура будет занимать площадь около 14 000 квадратных километров. Солнечной энергии потребуется такая же площадь, что, вероятно, будет невозможно без обширной автоматизации для обслуживания или значительно более рассредоточенного населения.

Приложение: Я неправильно понял вопрос, и хотя вы поместили в Юму только миллиард человек. Для 10 миллиардов эти цифры увеличатся в 10 раз. Используя современные технологии или технологии ближайшего будущего, я не уверен, что 20-километровое здание хоть сколько-нибудь осуществимо. Кроме того, ваши солнечные панели покроют территорию, близкую к размеру ЕС, так что вы, вероятно, в любом случае захотите распределить свои башни по территории примерно такого размера.

Солярку можно сделать в виде обшивки из гибких фотоэлементов по всей поверхности здания, что даст вам как минимум большой кусок.
@Ash Общая площадь сбора солнечной энергии не изменится, поскольку она ограничена солнечным светом.
Это происходит по мере того, как ячейки становятся более эффективными, а PV уже работают с эффективностью до 40%.
Вы также можете добавить ветряные турбины или гидроэлектростанции из близлежащих рек. Природа уже мертва, поэтому дикая природа больше не рассматривается. Вы можете строить как хотите. Я не уверен в приоритете солнечной энергии. Кроме того, зачем строить вверх? Вниз было бы легче, не так ли? Судя по вашему описанию, это все равно не будет под открытым небом.
@Ash Солнечные батареи наиболее эффективны, когда они направлены прямо на солнце. Кроме того, моя точка зрения заключалась в том, что количество солнечных лучей фиксируется как количество на площадь земной поверхности. Вы можете собрать более эффективно, но вы не сможете собрать более 1 кВт/метр. В любой конфигурации, если солнечные панели расположены на площади 300 квадратных километров, они будут иметь доступ к 300 ГВт солнечной энергии.
@Lupus, обнаруживший слияние, был бы лучшим выбором. Большинство возобновляемых источников энергии широко рассредоточены, поэтому они не помогут, если вы хотите разместить 10 миллиардов человек в небольшой географической области. Вы можете строить вниз, но копать, как правило, дороже, чем строить вверх. Сооружение площадью 300 квадратных километров должно выдерживать собственный вес независимо от того, находится оно в яме или нет. (Однако строить наружу, а не вверх, определенно было бы проще и дешевле.)
@ckersch Есть несколько довольно точных исследований, посвященных высоколетающим ветряным турбинам. Также генераторы, использующие приливные силы. Я не говорю не использовать солнечную, а использовать все доступное в тандеме, что бы уменьшить необходимую площадь. В противном случае это аккуратный ответ. Однако я не уверен, что с такими требованиями космическая среда обитания не будет проще! (с автоматизированной добычей метеоритов для строительных материалов или космических лифтов/орбитальных колец).
@Lupus Ну, самым простым ответом, вероятно, было бы просто использовать множество небольших мест обитания, разбросанных по всему миру. Среде обитания, содержащей, скажем, миллион человек, расположенной рядом с большой рекой или океаном, было бы гораздо легче обеспечить себя энергией с использованием местных возобновляемых источников энергии, чем среде обитания, в которой живут миллиарды. К тому же, если ваше население поразит какая-то чума или что-то пойдет не так с механизмами вашей среды обитания, все ваши яйца не в одной корзине. (Втиснутая в пространство Юмы, это будет мегаструктура площадью 300 км ^ 2 высотой в 50 этажей, которая все равно будет выглядеть довольно впечатляюще.)
@Lupus, гидроэнергетика? В Юме? С технической точки зрения, да, это место слияния рек Хила и Колорадо, и если Земля будет заброшена, вполне вероятно, что в обеих из них вода будет круглый год. Но вам понадобится вся эта вода только для того, чтобы напоить ваше население, и вам нужно будет построить дополнительные акведуки для обеспечения автоматизированных ферм.

Очень. Очень. Очень большой.

Просто для сравнения взгляните на проект такого типа , предлагаемый для Токийского залива. Помните, вы строите не просто гигантский многоквартирный дом. Вам нужно учитывать места, где люди работают, создают еду, едят еду и многое другое, что есть в обычном городе.

Структура будет вмещать 1 000 000 человек. Структура будет иметь высоту 730 метров (2395 футов), включая пять сложенных ферм, каждая из которых имеет такие же размеры, как у Великой пирамиды Гизы.

Так что вам нужно что-то в ТЫСЯЧУ раз больше, чем это.

Давайте попробуем здесь немного математики... Наибольшая плотность заселения человека сейчас в больших масштабах - это Манила. 1,6 млн человек, занимающих 38,5 кв. км. Он достигает вершины в Районе 6 с населением около 70 тысяч человек на квадратный километр. (Это почти в три раза больше плотности населения Манхэттена, кстати...).

Попытка превратить КВАДРАТНЫЙ метраж в КУБИЧЕСКИЙ — сложная задача, но я играл с ней раньше. Я пришел к грубому приближению ~ 2,7 кубических км для Манхэттена (~ 1,6 млн населения) и ~ 7,75 кубических км (8,6 млн населения) для всего Нью-Йорка.

Итак, ваша отправная точка — около 10 миллионов человек в кубическом здании со стороной около 2 км. Манила утраивает эту плотность населения без СЛИШКОМ больших проблем, так что, скажем, мы можем увеличить ее в 5 раз. Теперь мы достигаем 50 миллионов в кубе 2x2x2. Теперь мы избавились от всех дорог, вся наша перевозка людей и товаров использует конвейерные ленты и лифты а-ля а-ля Стальные пещеры (Азимов, 1953) . Допустим, это дает нам еще один коэффициент 2 с точки зрения эффективности использования пространства.

Это 100 миллионов человек в 2-километровом кубе. Вам нужно по крайней мере десять из них.

И вы даже не коснулись сельского хозяйства.
@Александр Это правда.

Я не могу сказать вам, насколько большой должна быть вся конструкция, но я могу дать вам пару цифр, которые помогут вам ориентироваться в масштабе:

  • Сельскохозяйственные угодья, вам понадобится эквивалент 25000 гектаров (примерно 62500 акров ) сельскохозяйственных угодий, чтобы прокормить такое население, гибридные системы Aeroponic / Aquaponic могут уменьшить общий объем, который для этого требуется, но это эквивалент земли. Определенные грибы или предложенная технология, которая могла бы собирать основные углеводы и белки из атмосферного кислорода, водорода и азота (кстати, не уверен, насколько это жизнеспособно), снизят это число, но оно все равно будет огромным.

  • Размещение, основанное на крошечных домах, вам потребуется не менее 50 м 3 на человека для выполнения основ жизни; есть, спать и умываться. Вы можете, вероятно, вдвое меньше или даже лучше, используя коммунальные услуги и назначенные смены, но качество жизни сильно пострадает.

Это не покрывает ничего, кроме самого необходимого, то есть никаких роскошных продуктов, то есть всего, что растет на дереве или нуждается в наземном жизненном пространстве (поэтому очень мало фруктов и орехов, никакого красного мяса, молочных продуктов, птицы или яиц), и никаких физических мест для отдыха, общих или иных. Вам также необходимо учитывать «миграционное пространство», коридоры, лифты, лестничные клетки и т. д., которые нужны людям для перемещения по созданному вами пространству, и «подсобное помещение», воздуховоды, проводку и трубопроводы для переноса. потребности воздуха, воды и энергии. Кроме того, вам нужно генерировать энергию и источник, а также очищать воду и воздух. Мощность для ведения сельского хозяйства должна быть достаточной для подачи не менее 5 Втм -1 .настроенного красного инфракрасного освещения для максимальной эффективности фотосинтеза. Жилые помещения нуждаются в полном спектральном освещении, чтобы люди оставались здоровыми.

Техническое примечание: Мегаструктура обычно имеет длину не менее 1000 км по крайней мере в одном измерении, поэтому текущая площадь Юмы слишком мала, чтобы поместить туда хотя бы одну.

Вы слишком щедры на место на человека, 12 куб. м достаточно, если вы хотите упаковать их. Думайте о кемпере, а не о доме.
@Separatrix Я сказал, что вы можете уменьшить громкость, используя коммунальные удобства, и именно так автофургоны избегают быть такими маленькими, как они есть; они полагаются на внешние каналы и объекты, чтобы уменьшить пространство встроенной инфраструктуры, необходимое для таких вещей, как вода и канализация. По крайней мере, здесь, в Новой Зеландии, у многих из них нет даже самых элементарных кухонных принадлежностей.
У всех есть внешние каналы, но если вы посмотрите на комплект, доступный для фургонов и яхт, вы можете разместить все в крошечных пространствах. Композитный унитаз/душ/раковина – это нечто особенное, если вы привыкли к полноразмерной ванной комнате, а я все еще допускаю полноразмерную двуспальную кровать и приличную кухню.
@Separatrix Но вы не можете жить в нем вечно без дополнительной внешней поддержки, под которой я подразумеваю оборудование, которое не прикреплено постоянно к крошечному дому, с учетом всех этих вложений, поэтому я использовал его в качестве отправной точки .
Я думаю, что мы говорим о противоположных целях здесь. Планируете ли вы полную очистку сточных вод и обеспечение водой/электроэнергией?
Я тоже не понимаю 50 куб.м. В зависимости от общества и норм, вам не нужна личная кухня или ванна, как это предпочтительнее. Несмотря на то, что я живу комфортно в своей 40-кубовой квартире и имею ванную, кухню, спальню... и даже это можно значительно уменьшить с помощью современных складных решений, чтобы было удобно.
@Lupus Включает ли это общий объем жилища или только пространство, в котором вы на самом деле живете, я исхожу из общего объема, включая фундамент и т. Д. ... Из-за этого я знаю, что он выше, чем должен быть .
@ Эш, они, вероятно, в башнях, поэтому фундаменты применяются только на уровне здания и не учитываются при расчете объема на человека. Я не знаю, где вы живете, но 50 куб. м — это довольно большая квартира в некоторых местах, я провел 2 года в квартире 34 куб. была отдельная кухня. Согласно спецификациям, мой фургон всего 6,6 куб. м, но если бы он был лучше спланирован, он мог бы иметь все необходимые удобства и при этом иметь двуспальную кровать.
@Separatrix Я читал, что «Здания изначально предназначались только для некоторых граждан Соединенных Штатов, которые могли себе это позволить», что означает, что «богатые» 50 куб. М тесноваты по стандартам многих, вдвойне для тех, кто живет в особняках.
Хотя это второстепенная ерунда, в конечном итоге они упакованы, потому что все хотят.
@Separatrix Но он не будет построен таким образом, он построен для того, чтобы в какой-то степени комфортно разместить миллиард, а не крупный рогатый скот.
Реально ли поддерживать роскошный образ жизни для миллиардов или вы всегда будете причислять их к скотам в конце дня? Здания можно очень легко переоборудовать из роскошных в класс для крупного рогатого скота, это делается каждый день в каждом городе, поскольку комнаты делятся и подразделяются до тех пор, пока вы едва можете получить кровать.
@Separatrix Хорошо, только что перечитав вопрос, вы поняли, что это не пространство, построенное для размещения миллиарда, это жилье значительно превышает первоначальную вместимость, а это означает, что пространство на человека должно быть больше, поскольку все объекты будут спроектированы как люксы. для отдельных жильцов или семей, поэтому нет индивидуальной отделки, предназначенной для экономии пространства, модернизация может быть возможна, но она не будет так хороша, как здание, спроектированное для максимального использования объема.

Ну, ты питаешь это от солнечной энергии. Так что вам нужно достаточно места для солнечной энергии на миллиард человек. Илон Маск рассчитал это для населения Соединенных Штатов, которое составляет примерно треть от того, что есть у вас. Отсюда имеем _

Если вы хотите снабдить солнечными панелями все США, то вам понадобится довольно небольшой уголок в Неваде, Техасе или Юте; вам нужно только около 100 миль на 100 миль солнечных батарей, чтобы обеспечить питанием все Соединенные Штаты. Батареи, которые вам нужны для хранения энергии, чтобы быть уверенным, что у вас есть питание 24/7, имеют размер 1 миля на 1 милю. Одна квадратная миля. Вот и все.

Итак, рассчитывайте на тридцать тысяч или около того квадратных миль. Это квадрат со стороной около 180 миль. Или 300 км. Вы хотите поместить людей внутрь все же. Это повысит требования к мощности. Вам нужен искусственный свет для сельскохозяйственных культур и циркуляция воздуха. Так что давайте удвоим это до 360 миль или 600 км в сторону. Вот насколько велики ваши солнечные батареи. Если предположить, что мы поместим их на крышу вашей мегаструктуры, она должна быть как минимум такой же большой. Это 360 000 квадратных километров или 130 000 квадратных миль.

Этого на самом деле должно быть достаточно. Вы можете сделать все это одной историей, и это сработает. Вы можете добавить второй этаж и увеличить свое пространство намного больше, чем минимум. При правильной конструкции они могли бы сделать это после выхода в космос. Важная часть заключается в том, чтобы протолкнуть фундамент дальше, чем им придется копать. Они также могут разместить батареи в этом подвале, но они займут лишь часть пространства.

Если вы питаетесь от солнечной энергии и хотите изолироваться от планетарной среды, вы можете подумать о том, чтобы покинуть планету. Вы могли бы построить космическую станцию, которая могла бы получать солнечную энергию постоянно, без перерывов на ночь или погоду. Тогда вам не нужны батарейки. Также было бы легче построить цилиндрическую станцию ​​по частям, чтобы расширить ее после начала. Или просто построить новые станции.

Если вы вне планеты, вы можете терраформировать Марс, Венеру или даже Землю. Это намного сложнее, если вы застряли внутри одного большого здания на Земле.

Вы можете добавить, что площадь округа Юма составляет всего 5 519 квадратных миль; Итак, вы в значительной степени убедились в том, что солнечная энергия является важным дополнением к атомным электростанциям.
@Brythan, хотя уход из мира привлекателен, в моей истории отсутствие готовности к очень ясному возможному падению человечества является центральной темой. Честно говоря, я пишу под углом зрения, чтобы показать, что невежественное предположение о том, что пассивные технологические достижения (идея о том, что кто-то другой сделает достижения) спасет человечество, ошибочно. Также без активного тестирования терраформирования было бы трудно справиться в чрезвычайной ситуации. Если только этот погодный генератор в зоне 51 не намного лучше, чем мы, хотя / с ... также я питаюсь от ядерной энергии, дополняя ее солнечной.
Также солнечные панели могут выехать за пределы округа, ничто не мешает им это сделать. Я просто хотел, чтобы все здания были относительно близко друг к другу.

Забудьте об объеме — вам нужна площадь поверхности

Ответ @Brythan answer идет в правильном направлении: определение солнечной энергии , то есть поверхности вашего здания, подвергаемой воздействию солнца, в качестве ограничивающего фактора .

Тем не менее, БОЛЬШАЯ часть энергии будет использоваться для выращивания продуктов питания — это по-прежнему единственный устойчивый способ, и независимо от того, занимаетесь ли вы «классическим» сельским хозяйством, гидропоникой или чем-то еще: вам понадобится энергия солнца, чтобы каким-то образом заставить ваши пищевые растения расти. , иначе ваше население будет голодать.

Т.е. вам нужно достаточно площади, чтобы получить мощность солнца для выращивания растений для 1 миллиарда человек. Порядок расчета для этого составляет 1 акр на человека, поэтому мы говорим о 1 миллиарде акров необходимой площади поверхности (4 046 856,422 км²). Это может быть до некоторой степени оптимизировано, но даже если вы уменьшите это до 1% с помощью самой эффективной сельскохозяйственной технологии, какую только можно вообразить в вашем здании, т. е. около 40 000 км², вам все равно нужно покрыть более 10% площади. всю территорию Германии.

Неважно, построите ли вы свое здание высотой 1, 10 или 100 км - если вы не получите площадь поверхности, открытую солнцу, вы не сможете производить достаточно еды.

Солнечная энергия дополняет ядерную. Чтобы иметь самую эффективную дополнительную силу, я выбрал Юму.
@Alex Атомная энергетика постоянно нуждается в новом топливе, следовательно, у нас не будет шансов поддерживать население «на неопределенный срок». Солнечная энергия — единственный способ.

Это прозвучит странно, но в любом случае. Согласно библейскому пророчеству, на землю спустится город, площадь которого составляет 1500 квадратных миль, а высота — 1500 миль, с 12 воротами, по 3 в каждом направлении ординаты.

Есть только две возможные структурные формы, которые он может принять: кубовидную или пирамидальную. Проблема с кубовидной формой в этом масштабе заключается в том, что она не соответствует требованию «квадратности» из-за кривизны земли, а это означает, что единственно возможная форма гиперструктуры будет треугольной в сечении, такой как коническая или многоугольная пирамида. Форма Царства Небесного была бы похожа на пирамиду Гизы.

Этот структурный факт означает, что древние знали о силах, связанных со строительством на нестабильной структуре почвы/скальной породы, но имитируют пророчество, которое еще не сбылось.

По моим подсчетам, этот Город от Бога мог бы вместить до 4 триллионов человек в своих собственных кварталах в квадратную милю самоподдерживающейся агрономии с рекой, вытекающей из центра основания и текущей на восток через городские ворота.

Чтобы получить представление о масштабе, посмотрите на карту и опишите квадратный периметр от Марокко до Шетландских островов, идущего на восток до Черного моря, затем на юг до Эфиопии и обратно на запад до Марокко. 1500 квадратных миль. Восточные центральные ворота — это то место, где сегодня находится Иерусалим. Представьте на секунду, что городские пешеходные дорожки должны подниматься вертикально для прямоугольного параллелепипеда на сфере, и очень скоро вы обнаружите, что на высоте 1500 метров над землей периметр уже не равен 1500 квадратным милям. Структура будет секцией большей сферы, и сама масса, которую должна выдержать стоимость земли, будет ничтожной по сравнению с такой структурой.

Если бы это была форма пирамиды, силы были бы лучше распределены по земной поверхности и были бы способны противостоять такому весу, потому что вес был бы меньше, чем треть веса прямоугольного параллелепипеда на той же площади.

В вашем городе такая структура была бы хорошей идеей, потому что обширная жилая площадь была бы рядом с пиком, а сельскохозяйственная территория на базе ниже водохранилищ.

Пирамидальная структура имеет достаточную площадь поверхности для улавливания дождя и выработки энергии несколькими способами (гидроэлектроэнергией, гидростатическим давлением, перепадом температур, гидротермальными источниками, солнечной гидроизоляцией, ветром и реакторами на двуокиси водорода). Идея устойчивой энергетики с солнечными панелями не является устойчивой, поскольку материалы доставляются с больших расстояний до конечного пункта назначения.

Чтобы понять, как должны работать такие большие города, нам нужно понять биотропный дизайн и устойчивую энергию без доступного ископаемого топлива.

Форма здания определяет площадь поверхности для солнечной энергии. Для его 1 триллиона человек требуется четырехугольная пирамида площадью 1500 миль и высотой 1500 миль. Поскольку масштаб, установленный op, равен 10 миллиардам, он на порядок меньше и, следовательно, на 1 тысячную меньше, что означает 15 квадратных миль на 15 миль в высоту. Поскольку атмосферный кислород является ограничивающим фактором, максимальная высота, которую можно построить, составляет 5000 футов, что означает, что оставшийся объем расширяется по горизонтали и требует другой формы, основанной на треугольном многоугольнике.

Кольцо с шестиугольным основанием и треугольным сечением безопасно достигло бы 5000 футов, но внешнее разрастание было бы значительно больше и включало в свою конструкцию некоторые естественные элементы, такие как горы и долины. Такое предприятие истощило бы огромные водные ресурсы в строительстве, которое технически невозможно построить в данных описанных обстоятельствах.

Надеюсь, это просветит вас по структурным проблемам, ограниченным кислородом, материалами, энергией и водой.

Хотя это информативно, я не уверен, что это отвечает на вопрос или предоставляет какую-либо соответствующую информацию на основе предоставленной информации.