Создание мира матрешки из ракушек: регулирование температуры

В далекой-далекой галактике, во время приступа вдохновения для сверхмассивного чуда технологии, Император выделяет поразительные 10% энергии и материалов из сферы Дайсона своей цивилизации и блоков обработки солнечных материалов, чтобы попытаться создать инновационный (и, возможно, безумный) план создать мир матрешки. Предприняв масштабную 3D-печать нескольких мировых оболочек, лидер надеется создать множество планетарных оболочек друг в друге.

Так появляются первые проблемы, терморегуляция.

Если вы не хотите запекать внутренние оболочки или замораживать внешние оболочки, как вы обрабатываете тепло (или его отсутствие) вверх или вниз между разными оболочками?

Это действительно так просто, как установить кучу массивных вентиляционных отверстий, или для этого потребуется нечто большее?

Редактировать: Чтобы быть более точным в отношении того, что является обитаемым для этой цивилизации, не должно быть длительных периодов тепла выше 40 градусов по Цельсию или ниже -5 градусов по Цельсию.

Редактировать 2: Septerra Core — хороший аналог мира, который я создаю. Это видеоигра с похожим миром. Но у него нет тонны информации о том, как регулируется тепло внутри мировых оболочек. Кроме того, оболочки не полностью покрывают другие оболочки, позволяя свету (и теплу) проникать в нижние оболочки и излучать тепло вверх. В этом сконструированном мире не было бы таких промежутков. Оболочка 1 получает весь свет от звезды и излучает все тепло от всех остальных оболочек ниже. Предполагая, как это работает (я не занимаюсь наукой).

Редактировать 3: Эта созданная планета помещается в удобное место рядом со звездой, достаточное для того, чтобы в нее вкладывалась энергия и чтобы она вращалась вокруг звезды. Но, чтобы уточнить, этот вопрос в первую очередь касается того, как регулировать выработку отработанного тепла, создаваемого внутри оболочек, чтобы поддерживать нижние и верхние оболочки в пригодном для жизни состоянии.

Редактировать 4: я отказался от большей части предыстории, чтобы просто получить ответ на вопрос.

https://en.wikipedia.org/wiki/Кардашев_шкала

Попробуйте посмотреть это: youtube.com/…
Я посмотрел почти все это видео и совершенно не понимаю, как оно относится к моему вопросу. В видео действительно упоминается отработанное тепло, но в нем ничего не говорится о том, как регулировать температуру, чтобы разные слои были пригодны для жизни. Опять же, это здорово для Матрешки Мозгов, но мой вопрос относится к другой мегаструктуре. Не могли бы вы пройтись по областям, где это видео поможет мне с моим вопросом? Я просмотрел и посмотрел серию видеороликов о мирах-оболочках, в которых упоминаются миры, о которых я говорю, но это не очень подробно.
Как предполагалось на многих плакатах, цель «Мозга Матрешки» состоит в том, чтобы использовать разницу температур между каждым слоем в качестве двигателя Карно для питания следующего. С точки зрения температуры, по сути, вы выбираете орбиту и вычисляете эффективную температуру объекта, подвергающегося воздействию солнечного света (если центр — звезда, подобная Солнцу, то при 1 а.е. у вас есть наша температура. Тепло, излучаемое нижележащим слоем, обеспечивает тепловая энергия для питания следующего уровня.Слои, соответствующие Венере, Земле и Марсу, скорее всего, были бы теми местами, где жизнь, основанная на углероде, предпочла бы жить.
Итак, если я правильно понимаю, используйте центральный слой этого созданного мира, как управляемый плазменный шар, тогда определите расстояние до входа в обитаемость для моей цивилизации и расстояние в максимальном конце этого. И нет необходимости в дополнительном регулировании? А как насчет энергии, поступающей в него от звезды (скажем, на расстоянии 1 а.е.)? Не повлияет ли это на расчеты? Иметь плазменный генератор с центральным ядром, производящий энергию, расширяющуюся наружу, и солнце, вносящее энергию внутрь?
Солнечное излучение, падающее на внешнюю поверхность, повлияет на то, насколько эффективно этот слой можно использовать для излучения в космос (очевидно, что темная сторона будет более эффективно излучать тепло, чем освещенная сторона). Я не понимаю, почему вы считаете, что использование искусственного плазменного шара будет более эффективным, чем простое поглощение Солнца несколькими оболочками, но если это ваш план, то «мозг» должен быть построен вблизи орбиты Нептуна, чтобы ограничивать снаружи инсоляция.

Ответы (4)

Вы хотите заморозить внешние оболочки и испечь внутренние оболочки. В этом вся суть мозга матрешки. Весь смысл в том, чтобы иметь возможность создать многоступенчатый двигатель Карно с огромным количеством ступеней и невероятно высоким КПД. Это неявно вызовет горячие внутренние оболочки и холодные внешние оболочки.

Чего нельзя делать, так это ставить массивные вентиляционные отверстия для отвода тепла. Если вы сделаете это, вы не получите работу из-за разницы в тепле. Вы передаете все тепло через тепловые двигатели.

Если вы хотите свести к минимуму этот эффект, держите все слои на средних орбитальных расстояниях. Солнце производит фиксированное количество энергии в секунду. Если у вас больший внутренний радиус, эта энергия распределяется шире, что упрощает управление нагревом. Точно так же малые внешние радиусы помогают свести к минимуму охлаждение в космосе.

Тем не менее, вам придется посмотреть, насколько эффективным вы хотите быть. Эффективность двигателя Карно, многоступенчатого или одноступенчатого, определяется отношением температуры охладителя к температуре радиатора. Если ваш внутренний слой не очень близко к солнцу (становится жарко), это ограничивает вашу максимальную эффективность.

Насколько я могу судить, это отличный ответ для мозга матрешки ( en.wikipedia.org/wiki/Matrioshka_brain ). Однако мой вопрос касается не мозгов матрешек, а скорее миров матрешек или мест обитания. Речь идет о регулировании температуры между разными оболочками сотворенного мира, где люди будут жить на поверхности каждой мировой оболочки. Аналогом этого может быть ядро ​​​​видеоигры Septerra, где есть семь мировых оболочек с континентами, проходящими над континентами, которые находятся под ними, ведущими внутрь к ядру. Как бы вы предложили мне уточнить мой вопрос?
Ах. Какую разницу температур вы можете принять от первого слоя до последнего?
Я добавлю, что для общей обитаемости паукообразных конкретно паукообразных существ. Не хочу быть слишком гуманистичным с этой группой.
Ядро @GuidingOlive Septerra уже отвечает на ваш вопрос. Верхняя оболочка представляет собой пустыню, верхняя — полярную пустыню, вторая — пустыню, а нижняя — теплые темные джунгли с растениями, конкурирующими за доступный свет и тепло, исходящее от лавы на самом ядре.

Об этом говорилось в некоторых комментариях к ответам, но никто не сказал об этом прямо:

Зачем цивилизации, способной производить Сферу Дайсона, эта бесполезная трата времени?

Если это тщеславный проект, потому что Император хочет его построить, конечно, нет проблем. Но внутреннюю (или внешнюю, в зависимости от типа звезды) поверхность сферы Дайсона можно расположить так, чтобы она находилась на таком расстоянии от звезды, которое делает ее пригодной для жизни. Если это так устроено, у вас есть площадь поверхности, эквивалентная пятистам пятидесяти миллионам Земель.

Давление населения не будет проблемой, по крайней мере, в течение 25 поколений, при условии отсутствия контроля над населением. (Предположим, что население удваивается за поколение, и для начала стоит одна земная ценность людей.)

Это невероятно огромное пространство для заполнения... и, что важно, по сравнению со сложной игрой-оболочкой, которой является предлагаемая планета, они уже построили одну .

Гравитация потенциально может быть проблемой, если вы живете внутри или с определенными типами звезд, но это можно преодолеть с помощью достаточной инженерии, при условии, что ваша цивилизация имеет доступ к некоторым замечательным материалам (которые они должны были бы иметь в любом случае).

Зачем им это нужно? Как вы сказали, они уже построили сферу Дайсона. Что, если бы они построили его 25 или 26 поколений назад. У них были все эти поколения «Мы никогда не используем все это пространство», чтобы лишить часть населения всякой заинтересованности в контроле их воспроизводства, поэтому, возможно, поэтому правительству не повезло с торможением. на перенаселение. Они заполнили свою сферу Дайсона и продолжают работать. (Размножаются, как кролики Energizer.) Это напоминает мне компьютерные жесткие диски, когда появились более крупные диски, и мы все думали, что мне никогда не понадобится столько места, пока не потребовалось.
@Cadrac - Если они заполнили площадь поверхности Земли в 500 миллионов, семислойная планета ничего не сделает для их проблемы с населением.
В этот момент становится до боли очевидным, что я не получу ответа по терморегулированию, не изменив полностью предысторию. Так как же нам сделать этот вопрос более подходящим для получения ответа? Это цивилизация первого класса? Какая разница, почему они создают эту штуковину? Что мне нужно переформулировать, чтобы получить ответ, работающий в направлении терморегуляции между слоями мира-оболочки матырошки?
@GuidingOlive - Просто задайте вопрос на уровне культуры . Цивилизация, способная использовать всю энергию звезды, не нуждается в этой конструкции, так что это должно быть «желанием». Исключите весь контекст «нужно больше жизненного пространства», и все в порядке. Эта цивилизация (или ее верховный правитель, или их религия) хочет построить непрактичный мир-оболочку.

Ваши комментарии предполагают, что вы уже знаете о Septerra Core, поэтому, возможно, используете его решения.

Верхняя оболочка представляет собой пустыню, верхняя — полярную пустыню, вторая — более теплую ветреную пустыню, а нижняя — теплые темные джунгли с растениями, конкурирующими за мало доступного света и тепла, исходящего от лавы на самом ядре. На оболочке 7 не так много воды, но влажность высокая, потому что вода, падающая с верхних оболочек, превращается в туман и пар на нижних оболочках.

Растения должны излучать собственный свет, чтобы привлечь насекомых для опыления, заставляя нижнюю оболочку светиться для людей на оболочке 5 и 6. Оболочка 3 становится зоной умеренного климата, расположенной достаточно высоко, чтобы получать солнце, но достаточно низко, чтобы получать дополнительную воду из вышеуказанные 2 снаряда.

В оболочке 5, вероятно, будет больше всего людей, поскольку они могут довольно легко добывать ресурсы в ядре, легко собирать воду из верхних оболочек и при этом собирать достаточно солнечного света для ведения сельского хозяйства.

Shell 3 будет иметь меньше доступа к ресурсам, но сильнее фармить. Это означает, что оболочка 4, вероятно, станет торговым центром между оболочками 5 и 3.

Вы хотите изолировать внешний слой и пропустить тепло к внутреннему слою.

Внешний слой будет иметь температуру, близкую к космическому холоду, около -270°C. Очень холодно. Через него будет постоянно проходить тепло. Вы должны убедиться, что энергия от 1 звезды может проходить через этот слой со скоростью, которая сохраняет упомянутый вами минимум -5C. Это, вероятно, потребует контроля проводимости внешней оболочки и, возможно, даже ее изоляции.

Вы захотите сделать то же самое для внутреннего слоя. Он будет смотреть на звезду весь день , так что будет намного жарче, чем наша окружающая среда сегодня с ее переходами между днем ​​и ночью. Возможно, вам также потребуется уложить изоляцию здесь, но мы можем подойти к этому по-другому.

Настоящая хитрость заключается в том, чтобы снизить тепловое сопротивление внутренних оболочек. Думайте об этом как о 7 слоях меди, зажатых в пенополистироле. Независимо от того, как вы нагреваете или охлаждаете внешние слои пенополистирола, 7 слоев быстро проводят тепло от одного к другому, поэтому все они имеют относительно одинаковую температуру.

Я бы решил сделать это, установив гигантские линзы Френеля над внутренним слоем, которые фокусируют большую часть света через относительно небольшие отверстия в слое. Если бы вы покрыли таким образом 50% площади, только 50% света попало бы на внутренний слой (часть, которая не была покрыта). Оставшийся свет может пройти через отверстия, из-за чего внутренний слой будет выглядеть как гигантское созвездие звезд, где каждое отверстие передает часть солнечного света следующему слою. Это позволит вам быстро перемещать тепло от одного слоя к другому, не теряя при этом большой площади поверхности. Это также означает, что второй и третий слои могут иметь естественное освещение, что является хорошим преимуществом.

Сейчас готовим. Однако это все еще слишком звездоцентрично. Должен ли я уточнить, что этот мир не покрывает мою сферу Дайсона? Это мир, построенный на орбите вокруг звезды, которая не сталкивается с каким-либо другим крупным небесным телом и не отклоняется значительно от орбиты любого другого мира. Или лучше бы он был миром, охватывающим сферу Дайсона? Конечно, родной мир империи должен быть перенесен в этот мир, иначе они все замерзнут из-за отсутствия звезды, которая их согреет.
Подождите... у вас есть полностью функционирующая сфера Дайсона, а мир размером с планету снизит нагрузку на население?
Несколько планетарных миров, один внутри другого, но да. Послушайте, я не ученый, я писатель. Эта цивилизация построила функционирующую сферу Дайсона (возможно, она работает с эффективностью около 1%) и находится далеко от своего следующего солнечного соседа (как и мы). Его популяция использует вращающиеся среды обитания, но требуется более масштабное решение. В настоящее время он претендует (и имеет разумные права) на свою солнечную систему. Но это скорее пластырь, чем облегчение.
Я бы сказал, что правильный ответ - "инженеры поставили дополнительное жилье там, где это удобно". Это зависит от их конструкции. Но я хотел бы отметить, что если бы вы жили в 3 земных мирах, и у вас была бы сфера Дайсона, которая работает с эффективностью 1%, и вы потребляете этот 1% на планетах, это 1,276 ⋅ 10 24 Вт рассеиваемой мощности на планету. В настоящее время Солнце обеспечивает Землю 1,74 ⋅ 10 17 Вт власти. Каждая из ваших трех планет должна почти утонуть. 10 , 000 , 000 раз больше тепла в космос, чем Земля сегодня! Это какие-то невероятные инженерные возможности.
Если вы цивилизация второго класса по Кардашеву, вы в основном обязаны жить рассредоточенно либо по сфере Дайсона, либо по столь же массивному скоплению структур, либо по всей галактике, иначе вы никогда не рассеете все это отработанное тепло. Это слишком много энергии для горстки планет.
Большой! Теперь я могу начать сужать фокус, чтобы лучше представить, насколько массивной будет эта мегаструктура. Поэтому, чтобы рассеять это количество энергии, мы увеличиваем структуру. Вместо того, чтобы быть размером с планету, что, если бы он был размером с Юпитер. Проблема перенаселения не только в этой планете и ее наборе из 100-1000 вращающихся сред обитания, но и в этой Солнечной системе, в большей части обитаемой зоны космоса, не так ли? Будет ли этого размера масштабируемой мегаструктуры достаточно, чтобы рассеивать отходы, вводя энергию во многие слои мировых оболочек, и как тогда это тепло будет регулироваться между собой?
На самом деле это ведет к тому, что может стать отличным дополнительным вопросом. Ваши слои не должны быть однородными. У вас может быть мощное промышленное производство на поверхности и маломощное/малотепловое жилье внизу или другие подобные подходы. Теперь мы подошли к действительно интересной задаче построения мира: как лучше всего структурировать использование 10 24 Вт такой мощности, чтобы тепло, выделяемое при его использовании, было легче рассеивать. Мне было бы неудобно решать этот вопрос (расширение масштаба), но я могу вспомнить несколько создателей мира на этом сайте, которым действительно понравился бы этот вопрос.
Не волнуйся. У этого проекта будет еще много интересного. У меня довольно много вопросов об этой мегаструктуре и процессах, которые потребуются для создания научно обоснованного жилья такого масштаба. Это основная причина, по которой я начал с регулирования температуры.
Одна вещь, которая может помочь: определите, сколько людей, по вашему мнению, должно быть в состоянии жить в этой мегаструктуре, и насколько они должны быть плотными (человек на квадратный километр). Вы можете сравнить свои числа плотности с показателями таких вещей, как «городские города», чтобы понять, насколько они реалистичны. С этими числами вы можете вычислить, насколько большим должен быть объект. Это также будет полезно позже, когда вы начнете смотреть, как им управлять!
Это также поможет ответить на вопрос «Почему несколько слоев? Почему не просто одна большая планета?» Плотность и образ жизни ваших людей будут влиять на то, какие формы приемлемы.
Если у вас есть давление населения на сферу Дайсона, никакое планетарное решение не принесет никакой пользы. Как указано в ответе jdunlop, мы говорим о площади поверхности, которая составляет сотни миллионов Земель. «Несколько планетарных миров» не могли бы облегчить демографическое давление на такое огромное сооружение. Вам нужно больше сфер Дайсона. У вас не будет другого выбора, кроме как построить дополнительные слои выше и ниже вашей существующей сферы.
Создание мира матрешки из ракушек: регулирование температуры
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v