В серии Mass Effect население кварианцев составляет 17 миллионов человек, и они получают всю свою пищу из 3 огромных «живых кораблей». Я округлю это до 5 миллионов человек, поддерживаемых одним фермерским кораблем. Предполагая, что корабль предназначен только для выращивания сельскохозяйственных культур, насколько большим должен быть корабль с точки зрения доступной площади, чтобы поддерживать это население?
Приемлемы любые изобретаемые в настоящее время методы ведения сельского хозяйства для экономии места.
Традиционному сельскому хозяйству требуется примерно один акр на человека (как и в расчетах E404), поэтому мы можем принять это как верхний предел. Конечно, вы можете использовать гораздо менее эффективные методы и нуждаться в еще большем пространстве и энергии, но в этом случае мы на самом деле пытаемся минимизировать наши затраты.
Возможны различные формы более интенсивного земледелия. Используя несколько методов выращивания и садоводства, вы, вероятно, могли бы сократить необходимую землю вдвое. Во время Второй мировой войны городских жителей призвали выращивать «Сады Победы», чтобы дополнить свой рацион и использовать сельскохозяйственную продукцию для военных нужд, и вы можете вырастить очень успешный Сад Победы в типичном пригородном заднем дворе или даже на балконе.
Гидропоника и связанные с ней методы, такие как аквапоника, еще более эффективны с точки зрения использования пространства, а предлагаемая урожайность на 200% выше, чем у сопоставимых сельскохозяйственных методов. Аэропоника, которая включает опрыскивание корней туманом воды, богатой питательными веществами, а не просто погружение корней в воду, иногда рекламируется как вдвое более эффективная, чем гидропоника. Это означает, что теоретически вы можете вырасти в 4 раза больше на одном и том же пространстве (или, в качестве альтернативы, вам потребуется 1/4 места на человека).
Еще большей экономии можно добиться, перейдя на водоросли, которые являются гораздо более эффективной культурой, не использующей энергию для производства стеблей, целлюлозы или других неперевариваемых веществ. Самая крайняя цифра - один человек может поддерживаться выращиванием водорослей, используя всего 6 литров воды в день, поэтому достаточно небольших канистр с раствором водорослей, выставленных на солнечный свет.
Дополнительную информацию и цифры можно найти на удобном веб-сайте Atomic Rockets, особенно здесь: http://www.projectrho.com/public_html/rocket/lifesupport.php#id--Closed_Ecological_Systems--Growing_Plants--Algaculture
Согласно этому вопросу на Gardening SE, для четырех человек на Марсе требуется минимум около 0,02 га.
Это 50 квадратных метров на человека на закрытой ферме в космосе.
За 5 миллионов:
50 * 5 000 000 = 250 000 000 квадратных метров = 250 квадратных километров
Предполагается, что любое дополнительное пространство на корабле под фермерской палубой будет использоваться для хранения воды, помещений для экипажа, оборудования и т. д.
Искусственный свет также может позволить разместить несколько слоев друг над другом, разделив требуемую площадь в зависимости от того, сколько слоев используется (при условии, что на борту корабля есть какой-то мощный источник энергии.
Площадь суши Земли составляет около 57 500 000 квадратных миль . Около 26% из них приходится на пастбища и 11% на сельское хозяйство . Я предполагаю, что вы хотите учитывать только 11%.
Эти 11% обслуживают 7 300 000 000 жителей Земли . Среднее население страны составляет примерно 35 000 000 человек .
Исходя из этих соотношений, вам потребуется 30 325 квадратных миль на 35 000 000 человек. Или 4 332 квадратных мили на 5 000 000 человек.
Предполагая, что вы используете весь спектр методов экономии места, таких как гидропоника и что-то еще, вы можете уменьшить это на 80% до 866 квадратных миль.
Пространство для роста здесь не является большой проблемой, если мы говорим о 5 тыс. человек.
Тепловыделение в космосе здесь более проблематично.
Ему нужно что-то около 10 кВт, спектр света 24.7.365, площадь 50-100 квадратных метров, объем 100-200 кубических метров на одного человека. Не супер-пупер еда для кого-то, минимальная обстановка.
Процесс не очень эффективен и, вероятно, требует больше энергии.
Для отвода 10кВт тепла на 300К от корпуса корабля требуется примерно 20 квадратных метров.
Для 5 000 000 человек это должно быть 100кк м 2 поверхности корпуса, где происходит теплоотвод.
Если у них есть хорошие источники энергии, такие как термоядерные реакторы или подобные, они могут более эффективно охлаждать внутренний объем. 600К, в 2 раза выше температура оболочки, в 4 раза меньше радиус или ребро куба, излучать такое же количество тепловой энергии. Может быть хорошей идеей разместить реактор снаружи корабля, так он сможет работать при более высокой температуре.
Отношение внутреннего объема к поверхности может быть произвольным, путем масштабирования одной из осей или изменения формы, наподобие карандаша-цилиндра.
Растениям для роста не нужна гравитация, не уверен насчет всех, но тех, которые были испытаны в космосе. (не знаю важно для деревьев, плодовых деревьев или нет - может и нет или не очень)
Для 17 миллионов человек размер корабля раз больше, а объем будет времени больше на человека.
Как видите, чем больше корабль, тем меньше проблем с объемом или внутренней поверхностью.
Берт Хаддад
Джо Блоггс