География астроинженерных конструкций

[Treau Garold]

Разрежение воздуха на больших высотах и ограниченные возможности электрических батарей и воздухонезависимых двигателей того времени делали невозможным установление новых рекордов.

Аэростат подскока на магнитном якоре помог бы делу, ящитаю.

[Серая Зона]

нигде не говорит что скрит является ферромагнетиком/проводит ток

Вообще-то у него скрит является высокотемпературным сверхпроводником.

[de_Trachant]

Остальной пост аналогично - сплошное словоблудие и докапывание до столба

вы разговариваете с живым форумным мемом, владение Тян знаниями в области кораблестроения, вооружения и прочего могут поспорить разве что с величиной его апломба

 

[vashu1]

Вообще-то у него скрит является высокотемпературным сверхпроводником.

Нет, под скритом есть эм сетка

Под основанием Мира-кольца располагалась решетка из сверхпроводящего материала. А лётоциклы Несса использовали для полета магнитную «подушку».

 

, но про сам скрит ничего конкретного не сказано

— Сначала скажите, что это за вопросы.

— ... Каковы магнитные свойства основания Кольца и скрита вообще?

[vashu1]

Одним из последствий изобретения Чилтанг Броне стал расцвет вакуумной энергетики.

 

Строители Городов размягчали скрит и пропускали трубу с турбиной. Метровая труба позволяла получать несколько мегаватт энергии. На пике использования этого метода империя Строителей Городов производила таким образом порядка 10^17 Ватт - уровень цивилизации 1-го типа по Кардашеву.

 

За секунду в космос выбрасывался воздух эквивалентный всей атмосфере над участком в тысячу км2 - площадь многомиллионного города, но при площади Кольца в пару миллионов миллиардов км2 империя могла рассчитывать на работу турбин в течении тысячелетий.

 

Разумеется существовало множество людей недовольных использованием исчерпаемого ресурса и сопутствующими изменениями климата, но удобства и дешевизна метода заставляли забыть о долговременных последствиях.

 

Точку в этом споре поставили Защитники. Кольцо имело систему экстренного маневрирования - по сигналу из Центра участки боковой стены превращались в сетку. Защитники открыли стену с обоих сторон на участке длинной в десяток миллионов километров - в области основного использования вакуумной энергетики.

 

Описание последовавших событий - в следующем посте...

 

[Серая Зона]

порядка 10^17 Ватт - уровень цивилизации 1-го типа по Кардашеву

- Не хочу на бал! К черту эти мужики! Наколдуй мне лучше миллион доларов...
- Золушка, я не колдунья... Я Фея!!!
- Ну тогда НАФЕЯЧЬ мне миллион долларов!...
- А НАФЕЯ тебе так много??!!

Строители Городов никогда не были многочисленной цивилизацией, зачем им такие мощности, при том, что они нафиг гробят экосистему?

[vashu1]

Строители Городов никогда не были многочисленной цивилизацией

Я о СГ до чумы сверхпроводников. Парящие города, межзвездные колонии, гейши с тысячелетним опытом. Думаю до чумы они неплохо так тратили.

[vashu1]

Кольцо было творением назойливо искусственным, чем-то таким, что было СДЕЛАНО. Нельзя было даже на секунду забыть об этом: над головой поднималось совершенно определенное доказательство.

...

– Что насчет Ремонтного центра для этого мира? Есть про него легенды? В которых говорится, где он находится?
Лалискарирльяр уставилась на него:
– Как если бы мир был рукотворным? Вроде города, только побольше?

 

Об "искусственности" Кольца.

 

В последнее время получила определенную популярность гипотеза о искусственном характере происхождения мира. Ее приверженцы считают что все известные существа эволюционировали на шаровом сгустке материи (астрофизики называют такие объекты планетами), а затем создали и заселили Кольцо.

 

По словам авторов, такая гипотеза решает множество проблем современной космологии - возникновения неустойчивого Кольца из материала не наблюдающегося в природе, отсутствие следов эволюции живых существ ранее определенного времени и тп тд.

 

Как это часто бывает, авторы недоговаривают. Известно множество фактов, которые можно интерпретировать как свидетельство искусственности мира. Проблема в том что большинство этих фактов не объясняются планетной гипотезой.

 

Чередование дня и ночи есть результат затмений от подозрительно правильных орбитальных прямоугольников - планетная гипотеза в них не нуждается. Но мы смогли бы выжить и при вечном дне. Для нашего существования гораздо важнее случайное совпадение - трехатомный кислород, озон, эффективно блокирует ультрафиолетовый свет. И это совпадение сохраняет свою важность и в планетной гипотезе.

 

Ученые могут перечислять такие совпадения часами напролет. Даже самые базовые константы Вселенной выглядят подстроенными под возможность нашего существования и планетная гипотеза объясняет лишь меньшую часть из них.

 

 

Сторонники планетной гипотезы с удовольствием указывают многочисленные слабые места Кольца как пристанища биосферы. Проблема в том что такие слабые места существуют и у мира Планеты. Например, известно что ось вращения такого мира не слишком устойчива, сторонникам планетной гипотезы приходится вводить дополнительные сущности вроде гигантского спутника. Естественное образование единственной планеты очень маловероятно, а дополнительные тела могут нарушать взаимную стабильность орбит.

 

На первый взгляд, эволюция живых существ от простейшей клетки сильно уменьшает количество необходимых допущений. Но при этом сохраняется проблема чудовищно маловероятного самопроизвольного возникновения первой клетки. А заодно добавляется проблема сохранения приемлемых для жизни условий в течении миллиардов лет. Одна только естественная изменчивость излучения звезд на таких промежутках создает огромные проблемы, а ведь остается астероидная угроза, угроза изменения орбиты из-за взаимодействия с другими планетами, выбросы веществ из горячего ядра планеты и многое многое другое.

 

Истории известно множество катастроф, губивших триллионы жизней, от расселения солнечников, до утечек воздуха за край. Единственная катастрофа вроде этой уничтожила бы планетную цивилизацию без следа.

 

В общем, планетная гипотеза не так уж безупречна, как ее обычно описывают.

[vashu1]

Точку в этом споре поставили Защитники. Кольцо имело систему экстренного маневрирования - по сигналу из Центра участки боковой стены превращались в сетку. Защитники открыли стену с обоих сторон на участке длинной в десяток миллионов километров - в области основного использования вакуумной энергетики.

 

Наша планета - Земля by Бялко А.В.

 

 

Итак, как известно, по неизвестным причинам стены Кольца в районе столицы империи Строителей городов начали свободно пропускать воздух. В настоящее время территория империи представляет собой заснеженное безвоздушное пространство. Но надо ли нам беспокоиться об этой утечке? Давайте попробуем оценить масштаб проблемы.

 

Примерно 3 Вт механической на м2 достаточно для ветра порядка 10 м/с. Вязкость не очень разреженных газов практически не зависит от давления, так что трение считаем постоянным (на деле будет падать из-за уменьшения массы, не критично для расчета).

 

Считаем что начальная фаза уже прошла и скорость утечки минимум на порядок меньше скорости ветра. Значит утечка со скоростью 1 м/с потребует мощности порядка 0.6 Вт на преодоление трения.

 

Процесс изотермический - солнце успевает нагреть охладившийся из-за расширения воздух (температура упадет из-за уменьшения количества парниковых газов, но всего на ~10 процентов).

 

При перепаде в 0.1 атм на сто тысяч километров и скорости утечки в 1 м/с мы тратим на трение порядка 60 МВт на м и получаем за счет падения давления 10_000 Па * 6000 м высоты * 1 = 60 МВт на м - мощности уравнялись. Метр в секунду это сто километров в день, 35 тысяч километров в год.

 

На деле утечка будет идти в основном через верхние слои атмосферы, где скорость на порядок больше - треть миллиона км за год. Скорость будет падать пропорционально расстоянию - для 10 млн км (один процент окружности Кольца) на 0.1 атм скорость утечки упадет до километра в день, расширение зоны низкого давления будет замедляться пропорционально квадрату расстояния.

 

В общем даже живущие на середине кольца между дырявыми участками успеют повеселиться - им осталось порядка года жизни. А уж жители противоположной стороны Кольца в полной безопасности - воздух будет утекать сотни тысяч лет.

 

Ремонтом дырок можно заниматься не спеша, а от утечки воздуха вполне можно убежать на приемлемое расстояние на атомном бомбардировщике - за год он покроет десяток миллионов км и на таком расстоянии можно дождаться старости. На арке Кольца будет видна меееедленно расширяющаяся белая проплешина мертвого пространства...

Изменено 1 Nov 2021 пользователем vashu1

[vashu1]

О спутниках Мира Кольца.

 

Кольцо имеет собственную гравитацию - порядка половины мм/с2. Это на порядок слабее притяжения солнца, проблема в том что гравитация Кольца меняется быстрее солнечной.

 

Пусть спутник вращается на круговой гелиоцентрической орбите в плоскости Кольца. Очевидно, что на большом расстоянии от Кольца гравитация солнца доминирует и орбита стабильна.

 

Но что если спутник вращается на небольшой высоте над внутренней стороной? Тогда если орбита чуть поднимется то скорость спутника уменьшится. Но Кольцо ослабит гравитацию солнца сильнее чем квадратичное убывание и ценробежная сила не сбалансирует гравитацию - орбита станет нестабильной.

 

Интересно что если мы спустимся на очень небольшую высоту над поверхностью, то производная гравитации Кольца станет меняет знак из-за его плоской формы и дестабилизирующий эффект перестанет работать.

 

Расчет показывает что регион нестабильности проходит с высоты 2.207 км до 2,63 миллионов км. (спутник может врашаться и на орбите в этой зоне, с постоянной работой стабилизирующих двигателей)

 

Таким образом эффект позволяет использовать низкие орбиты, но удобные для быстрой ретрансляции/наблюдения за погодой/и тп тд орбиты средней высоты требуют стабилизацию.

 

Ситуация осложняется если мы хотим отклониться от плоскости вращения Кольца (чтобы рассмотреть пристенные районы получше). Нетрудно прикинуть что потенциальная энергия гравитации Кольца для спутника на низкой орбите будет порядка 200 кДж, достаточно чтобы нарастить скорость спутника на 0.5 км в секунду и изменить его высоту на миллионы км. На растояниях в миллион-другой км сдвиг от плоскости возможен, но не приносит большой пользы.

 

Альтернатива - спиралевидная орбита вокруг кольца. Показано что такая орбита работает для кольца с околонулевой шириной (15 ккм против 1500 ккм кольца). Проблема в том что с "реальным" кольцом пренебречь шириной нельзя. Очевидно что на низкие орбиты в сотни км не стоит и замахиваться.

орбита 1.5 Мкм

2 Мкм

5 Мкм

К счастью, ускорение в миллиметр-другой несложно компенсировать солнечным парусом даже на современном уровне технологий. В общем с солнечным парусом можно работать без особых проблем, без него возможности очень ограничены - или висеть низко над центром или в паре млн км на спирали, или вращаться под углом к плоскости и проходить над.кольцом два раза в год.

 

код https://github.com/vashu1/data_snippets/blob/master/space/ringworld/ringworld.ipynb

Изменено 4 Nov 2021 пользователем vashu1

[vashu1]

Низкоорбитальный спутник движется относительно Кольца на скорости ~1200 км/с. На такой скорости килограмм воздуха обладает кинетической энергией в 720 ГДж. Если мы готовы переносить тепловой поток порядка 1000 Дж на м/2 это соответствует плотности 10^-15 кг/м3 - нужна высота больше 1000 км, а при высокой солнечной активности может перекрыть всю нижнюю стабильную зону, 1 МДж на м2 - плотность 10^-12 кг/м3 высота при низкой активности до 350 км.

http://www.braeunig.us/space/atmos.htm

[Zenitchik]

код https://github.com/vashu1/data_snippets/blob/master/space/ringworld/ringworld.ipynb

Я правильно понял, что это численное интегрирование?

[vashu1]

Я правильно понял, что это численное интегрирование?

Да. Расчет гравитации Кольца - делим его на 700 кусков, если кусок близко к заданной точке рукурсивно делим его дальше. Для траекторий - обычный leаpfrog.

[Серая Зона]

проходит с высоты 2.207 км

Коллега, не очень понял ваше обозначение. Это две тысячи двести семь километров или два километра двести семь метров?

[vashu1]

Это две тысячи двести семь километров

[vashu1]

Если бы Кольцо было бы плоским, то рядом с краем боковая компонента (к середине Кольца) притяжения Солнца достигала бы 0.03 мм/с2, а боковая компонента притяжения самого Кольца была бы в 125 раз больше больше - в сумме почти четыре мм/с2.

 

Это эквивалентно уклону в 40 см на км - в шесть раз больше среднего уклона Волги. Так что океан глубиной в 300 м примерно за столетие собрался бы в водяную гору высотой в 4 км и шириной в одну шестую Кольца. Атмосфера бы также не дотягивалась до стен.

 

Поэтому поверхность Кольца выпуклая - середина на 300 км ближе к звезде чем края. Впрочем, с шириной в миллион миль такой изгиб заметить трудно.

Изменено 31 Mar 2022 пользователем vashu1

[Серая Зона]

Спасибо за расчёт, коллега! Очень полезная информация, у меня с математикой вечно нелады.
Правда насчёт океана - вряд ли, поскольку местный рельеф (неровности скрита) перекрывает "уклон" Кольца не то, что в разы, а на порядки. Просто у каждого моря, каждого озера и каждой реки один берег был бы чуточку выше другого. Естественные водоразделы океан бы не перевалил.

А что до атмосферы - получается, что без краевых стен можно ВООБЩЕ обойтись?! С плоского Кольца атмосфера тоже не утечёт, потому что относительно эквипотенциальной поверхности оно представляет собой жёлоб? Забавно!

[vashu1]

местный рельеф (неровности скрита) перекрывает "уклон" Кольца не то, что в разы, а на порядки.

 

В первую очередь я имел в виду Великие океаны с картами миров, где никаких водоразделов нет.

 

Ну и водоразделы кардинально ситуацию не меняют. Есть даже такой опыт про равновесие пара/жидкости и гравитацию - ставят два сосуда, один пониже(в нем мало жидкости) и соединяют шлангом, в котором устанавливают режим насыщения - в том что пониже уровень воды начинает повышаться - там конденсироваться выгоднее чем в высоком.

 

Просто внутри водораздела вода будет концентрироваться на стороне к центру Кольца и климатическим процессам энергетически выгодно будет перемещать ее в следующий водораздел.

 

А что до атмосферы - получается, что без краевых стен можно ВООБЩЕ обойтись

 

Учитывая очень низкий уклон был бы очень плавное падение плотности атмосферы до нуля. Отличный стимул для эволюции работать в сторону отказа от воздуха. А учитывая численность популяций на Кольце...

 

Но с инженерной точки зрения такая конструкция конечно очень нерациональна.

Изменено 1 Apr 2022 пользователем vashu1

[Серая Зона]

Есть даже такой опыт про равновесие пара/жидкости и гравитацию - ставят два сосуда, один пониже(в нем мало жидкости) и соединяют шлангом, в котором устанавливают режим насыщения - в том что пониже уровень воды начинает повышаться - там конденсироваться выгоднее чем в высоком.   Просто внутри водораздела вода будет концентрироваться на стороне к центру Кольца и климатическим процессам энергетически выгодно будет перемещать ее в следующий водораздел.

О! Не знал.
Тогда да, выгибать надо. Без вариантов.
Хотя конечно, сбор через испарение/конденсацию займёт далеко не сотню лет.

[vashu1]

компенсировать солнечным парусом даже на современном уровне технологий

Прикинул эффект атмосферы - даже во время солнечных вспышек ее действие уравнивается в давлением света где-то на 1300 км (а в среднем - где-то на 700), те можно вывести корабль на стабильную орбиту в 1500 и там спокойно разворачивать парус и идти в нестабильную зону.

[vashu1]

О кораблях для Кольца.

За сколько времени, газовоз израсходует весь газ, если его использовать в качестве топлива?

https://pikabu.ru/story/za_skolko_vremeni_gazovoz_izraskhoduet_ves_gaz_esli_ego_ispolzovat_v_kachestve_toplivavernyie_raschetyi_10132167?utm_source=ioslinkshare&utm_medium=sharing

весь объем грузовых танков израсходуется за 372 суток при плавании без остановки на полном ходу.

Примечательно, что на такой мощности, судно способно развивать 19,5 узла (36.1 км/ч).

За 372 суток судно сможет пройти 174,096 морских миль, или 322,000 километров, то есть 8 раз обогнуть Землю по экватору...

На скорости 10 узлов потребление на милю упадет вчетверо - те миллион двести тысяч. Увеличение водоизмещения на порядок даст выигрыш раз в 5 - уже 6 миллионов км, полпроцента от окружности Кольца за 40 лет плавания.

[Серая Зона]

Увеличение водоизмещения на порядок даст выигрыш раз в 5 - уже 6 миллионов км, полпроцента от окружности Кольца за 40 лет плавания.

Прелюбопытные цифры. Так исследовательские экспедиции на газовозах могут оказаться "дальнобойнее" чем на самолётах?

[vashu1]

Так исследовательские экспедиции на газовозах могут оказаться "дальнобойнее" чем на самолётах?

При одинаковых источниках энергии корабль всегда побъет самолет.

 

Если представить сопротивление среды как аналогичное взбирание на наклонную плоскость то самолет взбирается под углом 50-100 тысячных (аэродинамическое качество 10-20), а любой дохлый контейнеровоз пилит на 1-2 тысячных - затраты энергии на тонну километр почти на пару порядков лучше.

[Нкоро_]

О географии сооружений Нивена: А кто-нибудь читал про мир-вок? Там есть география?