Планета диаметром 1 световой год

Как уже упоминалось, антигравитационные и/или гравитационные генераторы позволят вам извлечь магию из воздуха, но давайте попробуем без магии. Я не могу представить, зачем кому-то это нужно, но я решил посмотреть, что получится, и в итоге получился совершенно безумный проект, в котором используется много углеродных нанотрубок (УНТ) и безумное количество энергии. Но вам не нужны недоказанные технологии, такие как антигравитация или анобтаниум.$\ddot\smile$

Создание зверя

Шварцшильдовский радиус черной дыры равен$r_s<{2MG\over c^2}$. Решая это для массы при радиусе ½ светового дня, мы получаем$M<3.19\cdot 10^{42}kg$чтобы не стать черной дырой.

Площадь поверхности шара равна$A=4\pi r^2$. Объем сферической оболочки$V\approx A\Delta r$за$r\gg\Delta r$. Масса скорлупы$M=V\rho\approx A\Delta r\rho=4\pi r^2\Delta r\rho$. Решив это для толщины, учитывая ½ светового радиуса, массу, указанную выше, и плотность УНТ (около$1.3 {g\over cm^3}$), мы получаем$\Delta r<8727 km$.

Прочность на сжатие УНТ составляет около 416 МПа. Внутри сферы ощущается давление всей тяготеющей на нее массы. Сила определяется$f=Ma$, куда$a$есть ускорение у поверхности.$a={MG\over r^2}$, так$f={M^2G\over r^2}$. Давление$p={f\over A}={{M^2G\over r^2}\over 4\pi r^2}={M^2G\over 4\pi r^4}$. Перестановка дает$M=\sqrt{4p\pi r^4\over G}=r^2\sqrt{4p\pi\over G}$. Решая массу, учитывая 416 МПа и радиус ½ светового дня, получаем$1.98\cdot 10^{41}kg$, что не черная дыра, ура.

Используя эту массу, мы можем рассчитать толщину 55 км, поверхностное ускорение 0,0061 g (около$1\over 164$Земная гравитация), а не черная дыра, и конструкция УНТ выдерживает давление. Конечно, получить 10 миллиардов солнечных масс из углеродных нанотрубок — это своего рода подвиг, но он вполне возможен.

Вы не сможете покрыть все это людьми, грязью и т. д., и вам понадобится какой-то источник энергии (может быть, сфера Дайсона, окружающая сверхмассивную звезду в центре вашей планеты CNT?), но можно без магии.

Добавьте немного «гравитации».

Как отмечает Жолт Силаги, практически любое вращение, которое вы можете заметить, вызовет хаос из-за поперечных сил, но вы можете вращать его достаточно быстро, чтобы получить нормальную земную гравитацию вдоль экватора, если вы поместите своих людей изнутри. Википедия говорит, что разрывная длина CNT составляет около 4700 км при 1 g, поэтому CNT должны оставаться вместе, когда их отбрасывает наружу при 1 g. Центростремительное ускорение определяется выражением$a={v^2\over r}$для равномерного кругового движения. Решая скорость, учитывая 1 г и радиус ½ светового дня, мы получаем 0,718 с на экваторе. Не невозможно, но это займет много времени, чтобы добраться туда.

Заметки

Кроме того, угловая кинетическая энергия$E={1\over 2}I\omega^2$, а также$I={2\over 3}Mr^2$для тонкой сферической оболочки .$\omega={v\over r}$, так$E={1\over 2}{2\over 3}Mr^2({v_\text{equator}\over r})^2={1\over 3}Mv_\text{eq}^2$. Решение для энергии, учитывая массу$2\cdot 10^{41}kg$а также$0.718c$скорость, получаем$3\cdot 10^{57}J$, что означает преобразование около 8% массы Млечного Пути в кинетическую энергию за какой-то безумно долгий период времени, чтобы сделать это.

Следует отметить, что если вы собираетесь вращать «планету» и помещать людей внутрь, вы могли бы также сэкономить кучу материала и просто сделать кольцо в стиле Кольца (хотя это все равно будет безумием). Кроме того, при 0,7 с мы попадаем на релятивистскую территорию, поэтому уравнения Ньютона несовершенны, но я не думаю, что достаточно продвинутые ученые не смогут справиться, если они доберутся до этой точки. Я бы больше беспокоился об экстраполяции сильных сторон CNT из$\mu m$масштабируется до$km$Весы. И звезды-изгои.

Учитывая антигравитацию и достаточно большой источник энергии, да, такая планета возможна. Но на самом деле, вводя антигравитацию, автор может делать практически все, что захочет, пока правила вселенной остаются неизменными.

Без антигравитации количество массы, необходимое для создания из железа сферы размером в 1 световой год, давно бы превратилось в очень большую черную дыру.

В качестве забавного дополнения давайте посмотрим на поверхностную гравитацию этой планеты. Сила тяжести на поверхности Земли равна$1~\text{g}=9.8~\frac{\text{m}}{\text{s}^{2}}$. Плотность железа$7874~\frac{\text{kg}}{\text{m}^{3}}$.

Я не смеюсь над вами, но учитывая потрясающую способность манипулировать своей средой, продемонстрированную созданием этой штуки (способность перемещать массу многих солнечных систем, перенаправлять энергию многих звезд, чтобы освещать ее, и вообще технологии, неотличимые от магии) , сделать все это не проблема. Но если бы они смогли использовать эти огромные возможности для создания вашей структуры, с какими проблемами могла бы столкнуться такая раса? Будет ли что-то для них «проблемой» в этот момент?

Когда вы добавите антигравитационные и гравитационные технологии, чтобы удерживать все на месте, и манипулируете огромным количеством энергии для обеспечения тепла, ваша раса может также не быть связана законом сохранения энергии.

Итак, мой вопрос: «Почему вы хотите поместить такую ​​вещь в свою историю?» Включение такой фантастической вещи в вашу историю должно служить повествовательной цели. Если бы мы знали эту цель, мы могли бы лучше ответить на ваш вопрос.

«Если у вашей расы есть возможность создать такую ​​вещь, что такая раса не сможет сделать?».

Оба эти вопроса имеют большое значение для вашей истории.

Вероятно, вам нужно сделать его пустым внутри (как мяч), чтобы избежать немедленного гравитационного коллапса. Также это делает получение необходимого количества строительного материала более реалистичным.

Для такого большого тела все еще потребуются очень продвинутые технологии, но тогда с ним можно будет справиться.

Затем вы можете использовать какой-нибудь сильный источник света в центре, который будет держать планету взорванной, как огромный солнечный парус. Но это должна быть какая-то особая технология; никакой солнечный парус не работал бы на таком расстоянии от обычной звезды.

Черная дыра — это большая часть проблемы.

Плотность, необходимая для превращения в черную дыру, уменьшается по мере увеличения радиуса объекта. Для планеты, о которой вы говорите, если бы она имела плотность$0.00000001488~\frac{\text{g}}{\text{cm}^{3}}$, то он схлопнется в черную дыру. Плотность Земли около$5.51~\frac{\text{g}}{\text{cm}^{3}}$.

Вам понадобится, чтобы эта планета была чем-то вроде оболочки из анобтаниума или множества антигравитационных устройств, чтобы не разрушиться.

Как говорили другие, без антигравитации это не сработает, с антигравитацией вы можете делать все, что захотите.

Просто несколько вещей, о которых стоит подумать

Диаметром 1 световой год ($5.879 \cdot 10^{12}$миль) вы получите окружность$1.85 \cdot 10^{13}$миль, а площадь поверхности$1.09 \cdot 10^{26}$квадратные мили.

Земля имеет только площадь поверхности$1.969 \cdot 10^{8}$квадратных миль, так что эта вещь будет действительно очень большой. Если вы возьмете большой мешок земли и снимете с нее кожу, как с апельсинов, вам понадобится$5.535805 \cdot 10^{17}$Земли, чтобы прикрыть этого монстра.

Дело в том, что обогреть и осветить это место будет сложно. По сути, вы бы хотели, чтобы вокруг планеты вращались флотилии звезд размером с Солнце, чтобы поддерживать тепло и давать достаточно света для выращивания растений.

Если вы поместите их только вокруг экватора, на расстоянии одной а.е. от поверхности и разнесете их на 2 а.е. друг от друга, вам понадобится$99,505$солнца, чтобы обогнуть планету. Однако вам понадобится более одной полосы, чтобы согреться, так что, возможно, 2 полосы на 45-й параллели тоже...

Просто поместите числа в обычное обозначение вместо научного обозначения:

площадь поверхности$1.09 \cdot 10^{26} = 109,000,000,000,000,000,000,000,000$квадратные мили

$5.535805 \cdot 10^{17} = 553,580,500,000,000,000$раз больше площади поверхности Земли

Пока вы отказываетесь от понятия «планета» и принимаете сферу необходимого размера, это можно построить, хотя я не могу представить, чтобы это было сделано кем-то меньшим, чем цивилизация К3.

Как показали другие, о твердой массе не может быть и речи. Тонкая оболочка — единственный возможный способ сделать это, но остается проблема ее поддержки. К счастью, мы можем сделать это без какого-либо handwavium.

Внутренняя поверхность сферы представляет собой огромное количество гусениц на магнитной подвеске. Каждую колею занимает суперпоезд — их длина составляет 6,28 световых года, голова соединена с хвостом. Они движутся со скоростью, намного превышающей орбитальную, и, таким образом, создают направленную наружу силу. Достаточно поездов, идущих достаточно быстро, и вы можете поддержать свою сферу. (Мы не можем рассчитать скорость, не зная соотношения между массой поезда и массой снаряда. Я не удивлюсь, если узнаю, что скорость должна быть релятивистской.)

Как только вы отключите гравитацию и убедитесь, что у вас достаточно источников энергии, тектоника может стать проблемой. Убедитесь, что планета не вращается (как это делает почти каждая известная планета). Центробежным силам понадобился бы год, чтобы сработать каскадом — не имея возможности представить математику, я мог бы представить, что планета разорвется на части, когда поверхность вращается со скоростью, составляющей значительную долю скорости света, или когда ее части имеют разные импульсы.

Я бы сказал, что существует много уровней «нет», помимо гравитационных соображений.

Вы определили одну очевидную причину, по которой планета с возрастом 1 лет не может существовать, — гравитацию.

Если теоретически каким-то образом можно было сделать сферу диаметром 1 световой год из чего-то, что каким-то образом обладает устойчивым антигравитационным эффектом, то остается еще много других основных конфликтов с реальностью, которые необходимо учитывать, например:

• Задумывались ли вы, насколько велик 1 LY по сравнению с любым другим известным физическим объектом во Вселенной, а также по сравнению с Землей и другими планетами в Солнечной системе?

• Какую толщину корки и плотность внутренностей вы имеете в виду? Я ожидаю, что любой ответ на этот вопрос, который даже включает в себя земную поверхность на таком расстоянии, будет содержать больше материи, чем существует во многих галактиках. Какой процесс будет собирать, преобразовывать и собирать вашу планету?

• Учитывая масштаб усилий и способностей, необходимых для создания такой вещи, почему что-то настолько продвинутое и могущественное когда-либо решило использовать всю эту мощь для этого?

• Есть много причин, по которым вещь, о которой вы говорите, не будет планетой, поскольку многие вещи мы обычно думаем как планета.

• Например, он не будет вращаться. Вращение чего-то такого большого с любой заметной скоростью практически невозможно по разным причинам из-за нескольких соображений физики. Например, это будет включать смехотворную силу сдвига, которая разорвет его на части. В другом примере результирующие скорости на поверхности будут релятивистскими, поскольку длина окружности планеты составляет 3,14159 световых лет, поэтому между широтами возникнут безумные эффекты замедления времени, и даже если экватор каким-то образом приблизится к скорости света, однажды будет длиться более трех лет. (Вращение относительно направления яркого источника света — это то, что обеспечивает дни планетам.)

• Кроме того, вещи не будут вращаться вокруг нее (и она не будет вращаться вокруг вещей), как это делают Луна и Солнце на Земле, потому что для того, чтобы они совершили оборот вокруг планеты или наоборот, потребовалось бы смехотворное количество времени, и они не были бы в масштабе с планетой, иначе они сделали бы меня еще более нелепым и невозможным, чем сама планета. Даже если вы хотите, чтобы Луна вращалась как можно быстрее, скользя у поверхности внешней атмосферы почти со скоростью света (может быть, вы можете спроецировать всю эту гравитацию на Луну?), это все равно займет более трех лет. чтобы сделать один оборот, и время, видимое над головой, будет составлять небольшую часть этого времени. Одна только геометрия сильно отличается.

• Учитывая, что у вас, вероятно, нет солнца, что обеспечит поверхностное тепло и свет?

• Как указал AndyD273, вам понадобится что-то вроде «парков солнц», чтобы поддерживать нагрев поверхности, но опять же, это умножает невозможность строительного проекта, а затем возникает невыполнимая задача организовать их в какой-то схеме движения, которая как-то исправно покрывает шару без проблем. Вероятно, не существует орбитальной модели, которая бы работала, поэтому вам, вероятно, нужна возможность постоянно контролировать движение астрономического количества солнц.

Недолго думая (извините), они могли бы построить это:

• Пустой внутри (как бакминстерфуллерен ) и внутри поверхности (как перемычки, образующие мегаструктуру).
• Сделано из суперматериала (например, фуллеренов)
• Вращайте «планету», что вызывает интересные парадоксы .

Хотя это может быть не невозможно, это может быть слишком проблематично.

Даже космос не идеальный вакуум. Существуют силы, включая силу тяжести, толкающие, притягивающие, колеблющиеся и т. д., и чем больше объект в пространстве, тем больше эти силы будут действовать на него.

Представьте себе шар из листьев шириной в милю. Представьте себе, что этот шар плавает в нашей атмосфере на высоте около трех миль. Теперь представьте себе непостоянный ветер, дующий половину шара с севера и половину шара с юга... дующий в два раза быстрее на верхнюю часть шара, чем на нижнюю. Представьте себе стаи птиц, самолетов и космических обломков, сталкивающихся с ним. Представьте себе проходящие облака, часто тяжелые от осадков, часто громоподобные и молниеносные... и, наконец, гравитация. Все эти силы, действующие на ваш шар из листьев, разорвут его на части, и чем больше шар, чем большую площадь он занимает, тем больше сил будет действовать на него. Один только ветер будет дуть с такого количества разных направлений и с такой разной скоростью, что он разорвет ваш листовой шар на миллион кусочков. Это верно для нашей атмосферы,

Мы знаем, что Солнце, Луна и даже другие планеты имеют значительное или незначительное гравитационное притяжение к нашей планете. Планета шириной в световой год будет подвержена притяжению бог знает скольких звезд... включая одну мегазвезду или совокупность меньших звезд, которые ее нагревают. Говоря о нагреве, какова ситуация с расплавленным ядром для такой планеты? Кажется, есть только три варианта: практически полное отсутствие расплавленного ядра, когда вы доберетесь до него, тонкая каменная корка, построенная на солнце (игра окончена), или какое-то волшебное, потенциально невозможное место наилучшего результата, которое дает вам очень большое расплавленное ядро, которое одновременно достаточно горяч, чтобы оставаться в расплавленном состоянии, нагревая вашу планету, и не настолько горяч, чтобы... ну... можно было только представить. Хм...

Короче говоря, наука и сила, необходимые для того, чтобы сделать что-то подобное, настолько велики, что вы должны быть почти буквально способны на что угодно, чтобы заставить это работать. Вы должны быть в такой точке, когда не только создать планету будет несложно, но и справиться с каждой отдельной проблемой, которая возникает, будет одинаково легко решить, потому что вы похожи на какого-то бога или что-то в этом роде. На этом уровне наука была бы неуместна. Это не было бы вопросом возможного... это было бы вопросом того, хотите вы этого или нет.

Предполагая, что фундаментальная наука подводит нас (а это так), BFP нужно было бы сделать одним из нескольких способов. 1.) Выращены из матрицы, которая поглощает сырье по мере своего роста, выдавливая новый материал так же, как у растущего ребенка развивается новая кожа. «Эпидермис» будет изменять структуру на каждом этапе, чтобы наилучшим образом выдерживать новейшие нагрузки. Поверхность будет иметь локализованные энергетические порты (самовоспроизводящиеся) для сбора нового материала из окружающей системы и сможет сообщать об изменениях вращения, чтобы поддерживать форму, оставаясь при этом «гибкой». Ближе к завершению вся сохраненная / собранная энергия будет распределена между всеми секциями для поддержания баланса, а затем радиаторы будут запущены на тросах, поскольку вращение замедлится, а поверхность затвердеет. Вся внутренняя часть сферы будет пронизана тонкими сверхлегкими кабелями, очень похожими на трехмерную систему спиц велосипедного колеса, причем концы кабелей образуют сферу глубоко внутри BFP (хорошо 1/2 светового дня). Эти кабели действительно нужны только для связи и мониторинга нагрузок на первых порах.

Как только радиаторы будут запущены (из любой другой секции), они будут служить нескольким целям. Во-первых, с поверхности каждой секции будет генерироваться определенное излучение с помощью генераторов, собирающих материю, и это завершит фазу роста и начнет фазу объединения. Каждая секция будет соединяться со своим соседом и использовать взаимосвязанные усики, чтобы помочь связать каждую пластину до идеального соединения. Какой бы ни была окончательная геометрическая форма (уму непостижимо), каждая секция и ее непосредственные соседи будут, по сути, планетарной поверхностью, и именно здесь вступают в действие генераторы/излучатели.

Генераторы (все остальные) будут генерировать луч энергии, который ударяет в излучающие сферы, и те будут выпускать его как наиболее желаемую видимую частоту и здоровую капельку инфракрасного излучения в чередующихся дневных и ночных циклах, настроенных на каждого соседа. Кора BFP будет примерно 12 750 км, обеспечивая достаточную массу в каждой точке, чтобы имитировать 1 г и обеспечить структурную целостность всей сферы, с 500-метровым земным слоем органического верхнего слоя почвы. Остальные 12 250 км будут представлять собой слои опорной конструкции, глобальные и местные системы снабжения/хранения и автоматизированные ремонтные сооружения. Эта секционная масса будет незначительной по сравнению с размером конечной конструкции и будет слишком далеко от других масс, чтобы вызвать проблемы. Притяжение секций из стороны в сторону лишь еще больше укрепит целостность.

Генераторы-уборщики, не используемые для освещения, будут отвечать за сбор новой материи и энергии по мере необходимости, и все, от астероидов до солнечных систем, будет пережевываться в то, что когда-либо требовалось BFP, разрезая полосы во всем, с чем он сталкивался.

Таким образом, он будет на 100% самодостаточен и сможет двигаться, используя те же энергетические лучи комбайна, которые используются для питания гравиметрических двигателей. Это ни в коем случае нельзя назвать планетой, это скорее живая машина.

2.) Генетически спроектировать какое-то биомеханическое роботизированное существо (существа), чтобы построить его, затем потреблять его, строя снаружи существующей структуры, и увеличивать каждый цикл, оставляя у вас идеальную сотовую сферу, сделанную из любого материала, для которого вы его запрограммировали. и любой глубины, необходимой для наилучшей прочности конструкции. Вам также нужно будет использовать такую ​​же технологию сбора энергии.

В обоих случаях будет использоваться голографическая система связи для устранения задержек в передаче сигналов, при этом свет будет передаваться по волокнам из каждой секции, а данные закодированы в голографической стоячей волне. Свету может потребоваться 1 год, чтобы добраться от края до центра и всех краев, но на стоячую волну должно воздействовать мгновенно (теоретически). Подобно тому, как если бы вы протянули один стеклянный стержень из Чикаго в Австралию и постучали по нему, нормальное распространение волны вступает в силу, чтобы «стук» был слышен на другом конце, но если вы потянете или нажмете на конец, другой конец сдвинется. в то же самое время, никакого распространения не требуется.

Мне нужно подумать об этом, когда я высплюсь...

Да. А освещение можно и без унобтаниума. Солнечный свет составляет 1000 Вт/м^2. За миллиард секунд (30 лет) вам понадобится 10 ^ 12 Дж. Прямое преобразование массы в энергию дает 10 ^ 17 Дж / кг, так что 10 ^ 17/10 ^ 12 x 30 лет = 3 000 000 лет на килограмм на квадратный метр. Таким образом, если он имеет достаточную массу на единицу площади, чтобы создать земную гравитацию 1,2 * 10 ^ 10 кг / м ^ 2, то он может гореть не более 1,2 * 10 ^ 10 * 3000000 = 3,6 * 10 ^ 16 лет (земные годы) ( на самом деле вдвое больше из-за ночи) до того, как вся масса превратилась в энергию. Я бы порекомендовал идею гусеницы на магнитной подвеске с большими резервуарами материи (любой) под землей. Они медленно попадают в мини-черные дыры, чье соколиное излучение излучается из дыры в земле, отражается от зеркала, удерживаемого в воздухе силой света, и освещает землю.