Как узнать, сколько людей может прокормить мой город с куполом на враждебной планете?

У меня есть колония людей на Марсе, живущих в закрытых городах, чтобы воздух был пригоден для дыхания. (Если им нужно уехать, они наряжаются.) Учитывая современные технологии, как мне вычислить, сколько людей может прокормить город тома V? Или, перевернув вопрос, насколько большой город с куполом мне понадобится, чтобы прокормить население численностью P? (Я предполагаю, что если мы сможем решить одну из них, мы сможем решить и другую, поэтому атакуйте ее с любого конца.)

Защитное ограждение восходит к основанию колонии; его цель - окружить пригодную для дыхания атмосферу, чтобы они могли жить на Марсе. Я полагал, что прозрачный купол предпочтительнее для (а) получения солнечного света и (б) борьбы с чувством замкнутости, потому что они могут видеть дальше границ города, но я открыт для альтернатив.

Люди, живущие на Марсе, должны быть самодостаточными (никаких поставок с Земли, хотя они могли бы привезти с собой любое необходимое стартовое оборудование). Не обязательно все они живут в одном городе. (Как я распределяю свое население по городам, будет частично зависеть от ответа на этот вопрос; я пытаюсь понять, что практично.)

Я предполагаю, что должно быть достаточно растительности, чтобы потреблять CO2 и выделять кислород — и это нормально, потому что этим людям в любом случае понадобится источник пищи. Эта растительность требует места, так что учитывайте это при расчете (или скажите мне, почему это не проблема). Я гибко отношусь к тому, что едят мои люди.

Вопрос о том, насколько большое сооружение может быть построено с инженерной точки зрения, является отдельным. Здесь я пытаюсь разобраться со стороной проблемы жизнеобеспечения.

Кроме того, с современными технологиями окружающая среда не может быть полностью самоподдерживающейся, поскольку мы недостаточно знаем о самоподдерживающихся экосистемах - все равно потребуются некоторые внешние факторы. Смотрите: ссылка . Я подозреваю, что им придется иметь большой энергетический избыток и доступ к соответствующим минералам, чтобы справиться с нехваткой. Постмодернистские технологии подошли бы лучше, но это предположение о том, сколько времени потребуется на разработку этой необходимой технологии — меньше времени, если на решение этих проблем будут выделены значительные ресурсы.
@Phroggelator спасибо за эти комментарии; Я отредактировал вопрос в ответ. (Хороший улов по объему! Априори нет необходимости в том, чтобы города были полусферическими...) Что касается потребности в источниках энергии, если потребуется что-то вроде большой батареи солнечных батарей (или чего-то еще), я надеюсь, что люди уточнят в ответах. Я просто не могу рассчитывать на регулярные поставки топлива с Земли.
@MonicaCellio, есть ли вообще торговля с Землей? Некоторые вещи (например, компьютерные чипы) очень легкие, но требуют больших заводов.
@Demetri раньше была торговля с Землей, но... возникли трудности ... и это уже невозможно.
Одна маленькая деталь: при «современных технологиях» максимальное количество людей в таком вольере равно 0. Даже в самых благоприятных условиях (Биосфера 2) мы обнаружили, что баланс жизни очень сложен!

Ответы (6)

Здесь нет реального способа указать число, поскольку город может поддерживать столько людей, сколько вы хотите. Вспомогательная инфраструктура просто должна масштабироваться в соответствии с численностью населения.

Наиболее вероятной ситуацией будут большие гидропонные фермы, обеспечивающие как кислород, так и пищу. Диета будет по существу вегетарианской. У вас могут быть парковые зоны внутри города, которые будут давать немного кислорода, но в основном будут использоваться для отдыха.

Гидропоника вполне может иметь отдельные культуры, оптимизированные (и, скорее всего, генетически модифицированные) для производства продуктов питания и для производства кислорода, или эти две цели могут быть объединены, если сбор урожая распределяется соответствующим образом, чтобы поддерживать поступление кислорода.

Следует использовать различные растения, чтобы защитить колонию от всего, что плохо влияет на один вид растений, от гибели всей колонии.

То же самое можно было бы сделать, просто используя теплицы и выращивая растения на грядках в теплицах, без гидропоники. Однако гидропоника дает больше контроля над процессом, и это важно для города, что, вероятно, станет важным фактором.

Также вероятно, что большая часть производства кислорода (и, возможно, часть производства пищи) будет производиться в виде водорослей в прозрачных трубках, это позволяет вам представить большую площадь поверхности свету и таким образом производить кислород. Эта технология уже разрабатывается для производства биотоплива, поэтому, вероятно, она будет хорошо развита к тому времени, когда будет построен любой марсианский город.

Энергия будет исходить либо от солнечной энергии, либо от ядерного деления (синтез в потенциальном сценарии технологий будущего) и будет практически неограниченной. На Марсе тонкая атмосфера делает солнечные батареи довольно эффективными, даже если они находятся далеко от Солнца.

Другими словами, «насколько большим он может быть»: «каким бы большим вы ни хотели его сделать» и «сколько людей я могу разместить внутри»: «как бы многолюдно вы ни хотели их сделать»

Поселение будет размещено рядом с источником льда, а лед будет нагреваться, чтобы обеспечить сырье для воды. Эту воду также можно разделить для производства большего количества кислорода в чрезвычайных ситуациях.

Однако одной из основных опасностей является радиация из-за тонкой атмосферы и отсутствия магнитосферы. На самом деле город, скорее всего, будет построен под землей и / или сильно защищен - или, по крайней мере, будет иметь подземные убежища, в которые жители укрываются во время солнечных бурь.

Ой ну спасибо; Я не знал, что гидропоника окажется настолько полезной в этом сценарии. Я предполагаю, что важно достаточное количество растений, потребляющих CO2, а не то, что они есть , поэтому мое мнение о том, что вам нужны более крупные растения, такие как деревья, было ошибочным.
Да, на деревья приятно смотреть, но вся эта древесина просто сидит там, поддерживая листья, которые на самом деле дышат.
К сожалению, проблема может заключаться в том, что кислорода слишком много, а не слишком мало. См. этот pdf-файл исследования Массачусетского технологического института, разоблачающего план миссии Mars One, который показывает, что одна из проблем заключается в том, что выращивание сельскохозяйственных культур в качестве основного источника пищи на самом деле производит слишком много кислорода, до такой степени, что атмосфера легко воспламеняется. В исследовании рекомендуется вообще держать растения в отдельной среде и собирать часть избыточного O2.
@MattGiltaji - увлекательное чтение, спасибо за ссылку. Еще одним сюрпризом стало то, что хранение продуктов питания проще (меньше веса), чем использование технологии производства продуктов питания с помощью гидропоники + все запчасти, и менее рискованно (а вдруг какая-то часть пойдет не так?)

Паоло Солери, итальянский архитектор, впервые выдвинувший идею «Аркологии: города в бутылке», т. е. города с куполами, подсчитал, что максимальная численность населения в ультрагородской среде со всеми необходимыми услугами и т. д. составляет 10 000 человек на квадратную милю, что соответствует 15 за акр. Это включает в себя все городские и человеческие службы, необходимые для безопасности и сохранения независимости колонии.

Под рукой книга «Красный Марс». В нем мы находим довольно много подробностей о первых городах на Марсе, инфраструктуре (в том числе воздушной), водоснабжении (не переработанном), радиационной защите и т.д.

Вам нужно проверить самое необходимое:

  1. Сколько места нужно человеку? Манила имеет плотность населения 42 тыс. человек на км2 (весь город). 1 Вы можете сделать это еще больше с более высокими зданиями до предела купола.

  2. Сколько энергии нужно человеку? Не особо важно, так как из купола можно просто вынести тысячи солнечных панелей.

  3. Сколько кислорода нужно человеку? Человек использует около 550 литров чистого кислорода в день 2 , и это примерно столько, сколько производят семь или восемь деревьев 3 , но деревья очень неэффективны. Как насчет того, чтобы покрыть каждый квадратный сантиметр (включая вертикальные стороны зданий) травой? Проблема в том, что на самом деле трава не производит кислород 4 , поэтому нам нужно выращивать растения, которые накапливают углерод. Картофель, морковь и соя — лучший выбор, они хранят углерод, который мы можем съесть (и высвободить) позже, и производят кислород во время роста.

  4. Сколько воды нужно человеку? Неважно, так как все это можно переработать, используя короткую поверхность.

Главной проблемой жизни в наземном куполе будет радиация. Радиация Марса слишком высока для постоянного воздействия. Люди будут проводить большую часть своего времени под радиационным убежищем.

Высокий тонкий купол не обеспечит достаточной радиационной защиты. Хотя тот, который генерирует мощное собственное магнитное поле, может обеспечить его. Скорее всего, купол начинался как группа маленьких куполов, покрытых землей для защиты. Позже, по мере роста колонии, некоторые купола намерения можно было соединить вместе, чтобы обеспечить поддержку более крупных куполов, и так далее. В конце концов, можно было бы использовать довольно толстое свинцовое стекло, хотя это была бы очень тяжелая и прочная конструкция, подобная огромной стопке ЭЛТ-экранов старой школы.

Купол сможет показывать только светлую часть года. Зимой на нем будут образовываться углекислый газ и водяной лед, если он не будет сильно нагрет (так же, как это происходит на Земле). Хуже того, марсианская пыль, особенно во время месячных штормов, покроет его. Большой купол из стекла или пластика, даже заземленный, был бы адским генератором статического электричества.

Энергия должна быть ядерной. Солнечная энергия будет непомерно высокой по весу и стоимости ватт и будет страдать от тех же проблем с пылью, льдом и штормами, которые заставляли роботов Pathfinder впадать в спячку на месяцы.

Первичный кислород будет поступать из резервуаров с водорослями с пищевыми растениями, обеспечивающими кислород в углеродном цикле. Водоросли также будут частью переработки отходов.

Проблема с куполами заключается в том, что, хотя они являются очень эффективными ограждениями объема, они плохо ограждают площадь. Если вы посмотрите на изображения интерьеров больших существующих куполов, вы увидите небольшие участки с огромным количеством открытого воздуха над ними. На Марсе весь этот воздух генерируется, фильтруется, нагревается и сжимается. Чтобы эффективно использовать пространство, вам пришлось бы заполнить его большими высокими зданиями, и тогда вы потеряли бы свои открытые пространства.

Купол большего размера и лучшего качества можно было бы изготовить под землей, используя технику ядерных зарядов, с которой экспериментировали еще в 60-х годах. Подземная ядерная бомба в относительно мягкой породе сжимает породу и плавит ее, после чего в центр расплавленной массы впрыскивается вода, которая расширяется и спрессовывает расплавленный материал в плотное стекло, затем впрыскивается своего рода цемент. Советы использовали это, чтобы построить большие камеры для хранения нефти. После охлаждения покрытие пластиковым герметиком делает его герметичным. Радиация минимальна, на самом деле меньше, чем при строительстве на поверхности Марса, не нужно беспокоиться о нагреве воздуха, внешнем излучении или песчаных бурях или эффективном использовании космоса. Кроме того, материалы, которые вам нужно отправить на Марс, намного легче.

Плотность населения купола действительно зависит от того, насколько плотно вы хотите их упаковать. Производство энергии и остальные физические растения будут находиться за пределами купола, как и сельскохозяйственные. Растениям не нужна перспектива, и растения все равно придется выращивать на Марсе при ложном освещении. Как всегда, энергия — ваше последнее ограничение. Имея достаточно энергии, вы можете сделать что угодно.

Проведя лето в защитном костюме, руководя распылением с воздуха, я сомневаюсь, что люди на Марсе будут большими поклонниками широких открытых пространств. Самый прекрасный весенний день меркнет, когда видишь его сквозь лицевую панель и фильтрованный воздух. Неизменный ландшафт на протяжении 3 миллиардов лет быстро устареет. Скорее всего, глубокое, надежное, эффективное подземное сооружение с красивыми выступами Земли на стенах и потолках могло бы подойти лучше.

Я бы посоветовал посмотреть на плотность населения современного Токио, одну из самых высоких в мире, чтобы понять, сколько вы можете втиснуть.

Пока у меня нет ответов, я могу дать вам отправную точку: забудьте о томах, игнорируйте то, в чем людям нужно жить. Это не имеет значения.

Ограничивающим фактором будет производство продуктов питания. Если растения растут непосредственно в городе, потребности здесь будут значительными — помните, Марс получает только 60% солнечного света, который дает Земля, вы получаете примерно половину скорости роста, которую получили бы на Земле.

Я читал, что вы можете обойтись только 10% света, подавая только лучшие частоты, но, учитывая все потери преобразования, это означает, что площадь солнечных коллекторов почти равна площади выращивания, если вы посадили растения напрямую. Очевидно, что об ископаемом топливе не может быть и речи, а ядерная энергетика будет весьма проблематичной, потому что будет очень сложно охлаждать реакторы. (Помните, что на Земле реакторы обычно стоят на реках для получения охлаждающей воды.)

Постройте свой купол, поверхностный слой почти целиком состоит из продовольственных культур, под ним живут люди. У вас будет достаточно места для людей.

Я буду спекулировать двумя данными:

Нам нужно от 20 000 до 40 000 колонистов (и разнообразная генетика) для поддержания здорового генофонда.

Стадион может вместить 100 000 (сто тысяч) человек, сидящих на земле. Итак, допустим, мы можем построить в четыре раза большую структуру на планете с гравитацией в два раза меньше с теми же усилиями и ресурсами. И он должен вместить как минимум 20.000 (двадцать тысяч) с достаточным запасом (скажем, еще 10.000 человек) человек.

В проекте Venus Жак Фреско предлагает города круглой формы с фиксированным населением (около 10 000 человек). После того, как город достигает своих пределов. Вы строите новый и мигрируете.

Еще кое-что :

В романе Стэнли Робинсона «Красный Марс» ( http://www.amazon.com/Red-Mars-Trilogy-Stanley-Robinson/dp/0553560735 ) колонисты помещают тепловой ядерный реактор под ледяную шапку на северном полюсе Марса. Со временем появляется пещера (гигантский пузырь размером с город в форме игло), и они живут долго и счастливо под ней.

Это своего рода ответ, который вы ищете?

Как узнать, сколько людей может прокормить мой город с куполом на враждебной планете?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v