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Arkologie


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12 replies to this topic

#1 karl_bednarik

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Posted 11 July 2008 - 05:06 AM


Es gibt mindestens zwei Möglichkeiten, eine Arkologie zu realisieren:

1.) Biosphären mit vielen Arten von Organismen,
die vermutlich scheitern werden wie Biosphäre 2, und

2.) Technosphären mit wenigen Arten von Organismen,
die man jederzeit vollständig kontrollieren kann, wie beim vertical farming.

Eine einfache Technosphere enthält nur Sojabohnen, Knöllchenbakterien, Menschen, und Darmbakterien.

Alle Pflanzen werden in Hydrokultur und ohne Bodenbakterien gehalten,
ausgenommen die Knöllchenbakterien der Hülsenfrüchte, die Stickstoff binden können.

Eine noch einfachere Technosphere enthält nur Chlorella- oder Spirulina-Algen als Primärproduzenten,
und Hefe-Stämme für etwas mehr Protein.

Nur die grünen oder blauen Algen benötigen viel Licht, was eine große Fläche bedingt,
die Hefen kann man dann in einem kleinen Bioreaktor züchten.

Absolut alle Rückführungsreaktionen werden durch eine Hochtemperaturverbrennung
im Fokus eines Sonnenspiegels realisiert, so daß eine Anhäufung von Reststoffen völlig unmöglich ist.

Wenn man alle festen, flüssigen, und gasförmigen Ausscheidungsprodukte des Menschen
bei hoher Temperatur restlos verbrennt, dann erhält man genau jene Substanzen
die eine perfekte Nährlösung für die Hydrokultur abgeben, denn
alles, was in den Menschen hinein kommt, das kommt auch wieder heraus.

Organische Gase, Schwefelwasserstoff, Phosphorwasserstoff, Viren, und Bakterien kann man mit Ozon zerstören.

Ozon kann man mit stillen Hochfrequenz-Entladungen in Luft erzeugen,
und mit einem Braunstein-Katalysator wieder in ungiftigen Sauerstoff zurück verwandeln.

Links:

http://de.wikipedia.org/wiki/Arkologie

http://de.wikipedia....ertical_farming

http://de.wikipedia....iki/Biosphäre_2

Eine fruchtlose, langweilige Diskussion dieses Themas:

http://www.1000frage...d.php?nid=21588

#2 karl_bednarik

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Posted 22 July 2008 - 07:25 AM

Weltraumhabitate funktionieren genau so wie die autarken irdischen Arkologien, nur dass sie, um durch die Fliehkraft künstliche Schwerkraft zu erzeugen, rotieren müssen.

(Schwerelosigkeit ist für Menschen gesundheitsschädlich.)

Um den menschlichen Gleichgewichtssinn nicht zu verwirren, muß ihre Drehgeschwindigkeit klein sein, und ihr Drehradius muß daher groß sein.

Ein großer Drehradius bedeutet nicht automatisch ein großes Volumen, denn man kann auch zwei kleine Arkologien durch ein langes Stahlseil mit einander verbinden, und sie dann um ihren gemeinsamen Schwerpunkt rotieren lassen.

(Im Weltraum sind viele kleine Räume sicherer als wenige große Räume.)

Auf der Erde schützen ein Kilogramm pro Quadratzentimeter Luft die Menschen vor der kosmischen Strahlung.

Eine 127 Zentimeter dicke Wand aus Eisen hat ebenfalls ein Kilogramm pro Quadratzentimeter.

Ein von Strom durchflossenes Rohr hat in seinem Inneren kein Magnetfeld, während im Außenraum das Magnetfeld vor geladenen Teilchen schützt.

Diese Anordnung paßt gut zu den ringförmigen (toroidalen) Weltraumhabitaten.

Die Weltraumhabitate baut man schon aus Kostengünden aus den Materialien und mit der Energie, die sich bereits reichlich im Weltraum befinden.

Die 2,2-milliardenfache Menge der Sonnenenergie geht nutzlos an der Erde vorbei.

(Querschnittsfläche der Erde zu Kugeloberfläche vom Durchmesser der Erdbahn.)

Im Planetoidengürtel sind riesige Mengen an nützlichen Rohstoffen leichter zugänglich als auf der Erde.

(Sehr geringe Schwerkraft und sehr große Oberflächen.)

Solarkraftwerke im Weltraum, die elektrische Energie über Mikrowellen auf die Erde übertragen, können alle Energieprobleme lösen.

(Das Baumaterial befindet sich bereits jetzt im Weltraum.)

Platinit ist eine Eisen-Nickel-Legierung mit 46 Prozent Nickel und 54 Prozent Eisen.

Platinit hat den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie Glas und Platin, ist aber wesentlich billiger als Platin.

Platinit wird als Einschmelzlegierung für Glas verwendet, so dass man die Fensterscheibe vakuumdicht an den Metallrahmen schweißen kann.

Drahtglas ist ein Gussglas mit einer Einlage aus Draht.

Bei einem etwaigen Glasbruch hält das Drahtgeflecht die Splitter zusammen und verringert dadurch die explosive Dekompression im Weltraum.

(Viele kleine Fensterscheiben sind im Weltraum sicherer als wenige große Fensterscheiben.)

Die Erde, die Planetoiden (oder Asteroiden) und die Meteoriten bestehen teilweise aus einer Eisen-Nickel-Legierung und teilweise aus Silikatmineralien.

Die Herstellung von Platinit und Glas mit Hilfe der im Weltraum reichlich vorhandenen Solar-Energie stellt also kein Problem dar.

Einige Planetoiden-Bahnen kreuzen die Erdbahn, was eine gewisse Gefahr für die Erde darstellt.

Diese Planetoiden wird man ohnehin überwachen müssen, ihre Bahnen korrigieren müssen und sie als leicht erreichbare Rohstoffquellen abbauen können.

Im Jahre 1895 (18, nicht 19) hat der russische Landlehrer Konstantin Eduardowitsch Ziolkowski Gewächshäuser (Orangerien) zur Sauerstoff- und Nahrungsversorgug für Raumstationen in der Erd-Umlaufbahn beschrieben.

Außerdem hat Ziolkowski auch noch das Flüssigkeits-Raketen-Triebwerk erfunden.

Seneca:
Per aspera ad astra. (Durch Härte zu den Sternen.)

Konstantin Eduardowitsch Ziolkowski:
"Die Erde ist die Wiege der Menschheit, aber der Mensch kann nicht ewig in der Wiege bleiben."

Gerard K. O'Neill:
"Is the surface of the Earth really the right place for an expanding technological civilization?"

Solarstrom aus dem Erdorbit:
http://www.spiegel.d...,534225,00.html

Space Studies Institute:
http://www.ssi.org/

Space Colony Art:
http://www.nas.nasa....70sArt/art.html

Science-Fiction-Humor, Der kleine Prinz, Ver.4.000:
http://members.chell...rik/PRINZ-5.txt

#3 waldemar

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Posted 17 January 2009 - 04:42 PM

Sehr interessant sieht ja der Planetoid Ceres aus: http://en.wikipedia...._(dwarf_planet) Mehr Trinkwasser als auf der Erde. Genug Schwerkraft um noch einigermaßen vernünftig auf der Oberfläche arbeiten zu können. Wenig genug Schwerkraft um sich um Escape Velocity keine Gedanken machen zu müssen. Genug Masse um eine rotierende Weltraumkolonie auf der abgewandten Seite zu verstecken wenn ein grosser Solarsturm o.ä. kommt. Eis kann man super zu riesigen Linsen (für mehr Sonnenlicht und als Strahlenschutz) verarbeiten. Das Ding ist einfach nur perfekt.


Warum Energie mit Mikrowellen zuer Erde transportieren? Furchtbarer Wirkungsgrad, sehr schwierig Solarzellen im Weltraum zu bauen (Infrastruktur) etc.....
Ein imho besserer Ansatz wäre mit Megatonnen von Eis von Ceres riesige Linsen zu bauen, und die Solarzellen doch bitteschön auf der Erde zu lassen, wo sie aufgrund der Linsen die 100-fache Sonneneinstrahlung bekommen!


Kleine Arkologien + Stahlseil: Ein weiterer Vorteil ist die Skalierbarkeit:
1) 2 kleine Kolonien + Stahlseil
2) wir bauen mehr von den Dingern (standardisierter Modulaufbau)
3) wir schließen 8 davon zu einem Oktagon zusammen (Torus-ähnlich)
4) wir bauen 50 Oktagons
5) wir schließen die Oktagons zu einem Zylinder zusammen
6) wir schließen die Enden des Zylinders und füllen ihn mit Luft etc.

Das System ist zu jedem Zeitpunkt lebensfähig und nach oben hin skalierbar.

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#4 karl_bednarik

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Posted 10 February 2009 - 05:16 PM

Hallo waldemar,

ja, der Planetoid (halt, stop, jetzt ist er ja ein Zwergplanet) Ceres ist perfekt geeignet.

Die Umgestaltung des eigenen Sonnensystems zu einem Dyson-Schwarm:

Die Infrarotstrahlung würde von Weitem wie eine kosmische Staubwolke aussehen.

Dadurch fallen alle Probleme von Materialfestigkeit, Strahlungsstau, und

Materialbeschaffung weg, die bei einer klassischen Dyson-Sphäre auftreten würden.

Bislang sind 438298 Asteroiden im Sonnensystem bekannt.

Schätzungen der Gesamtmasse der Kleinplaneten schwanken zwischen 0,1 und 0,01 % der Erdmasse.

Eine pessimistische Schätzung:

0,01 % der Erdmasse sind rund 6 mal 10 hoch 20 Kilogramm (1/10000).

Wenn man alle Asteroiden zu Teilflächen mit einem Kilogramm Masse
pro Quadratzentimeter Fläche verarbeitet (wie die Erdatmosphäre,
wie 10 m Wasser, oder wie eine 127 cm dicke Eisenwand als Strahlungsschutz),
dann erhält man rund 6 mal 10 hoch 20 Quadratzentimeter.

1 Kilometer sind 10 hoch 5 Zentimeter,
1 Quadratkilometer sind 10 hoch 10 Quadratzentimeter,
6 mal 10 hoch 20 Quadratzentimeter sind also 6 mal 10 hoch 10 Quadratkilometer.

Die Oberfläche der Erde (71 % Meer und 29 % Land) beträgt rund
5 mal 10 hoch 8 Quadratkilometer, also weniger als ein Hundertstel
von 6 mal 10 hoch 10 Quadratkilometern.

Nur bei den die Erdbahn kreuzenden Asteroiden ist es notwendig ihre Flugbahn zu verändern.

Die meisten Weltraumhabitate können die Flugbahn ihres Rohstoff-Asteroiden beibehalten.

Für Heizung und Kühlung sorgen Folienspiegel aus Aluminium.

Space Studies Institute:

http://ssi.org/

Space Colony Art:

http://www.nas.nasa....70sArt/art.html

Das war aber viel zu pessimistisch:

0,01 % der Erdmasse sind rund 6 mal 10 hoch 20 Kilogramm.

Schon der größte Asteroid Ceres, der nun zu den Kleinplaneten gezählt wird
(no comment), hat eine Masse von rund 9 mal 10 hoch 20 Kilogramm.

Ceres vereinigt etwa 30 % der Gesamtmasse des Asteroidengürtels in sich.

So ergibt sich als Masse des Asteroidengürtels rund 3 mal 10 hoch 21 Kilogramm.

Bei 1 kg Masse pro 1 cm^2 Fläche sind das 3 mal 10 hoch 11 Quadratkilometer.

Bezogen auf die Oberfläche der Erde von rund 5 mal 10 hoch 8
Quadratkilometern, ist das rund 600 mal so viel.

Dazu kommt noch, daß man die Produktionsanlagen für Weltraumhabitate
in den ersten 30 % der Bauzeit nur auf Ceres errichten muß, und daß
Ceres thermisch bereits differenziert ist (also Nickeleisenkern und Silikatoberfläche).

Die (gefrorene) Süßwassermenge auf Ceres wird auf etwa das
fünffache der auf der Erde verfügbaren Süßwasservorräte geschätzt.

Mit freundlichen Grüßen,
Karl Bednarik.

#5 waldemar

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Posted 26 February 2009 - 09:57 PM

Das ist alles gut und schön, und ich denke dass die Konstruktion von solchen Habitaten durchaus machbar und langfristig auch wirtschaftlich ist.

Das Problem liegt woanders. Wie kriegen wir Material von der Erde _billig_ ins Orbit? Das sind imho >90% des Aufwands. Ab da ist der Rest vergleichsweise einfach.

#6 karl_bednarik

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Posted 27 February 2009 - 04:51 AM

Es genügt, wenn man zuerst eine kleine, automatische, sich selbst reproduzierende Fabrik auf dem Mond installiert.

Bei einer Frage- und Antwortzeit von rund 2,56 Sekunden, kann menschliche und computerische Intelligenz von der Erde aus über Funk hilfreich eingreifen.

Notfalls schickt man noch ein paar Ersatzteile zum Mond, denn unbemannte Einwegmissionen sind die billigsten.

Alle weiteren Material- und Energiemengen befinden sich bereits im Weltraum.

Die 2,2-milliardenfache Menge an Sonnenenergie, und die Masse aller Monde und Asteroiden zusammen.

Vom Erdmond aus, kommt man mit dem Magnetkatapult problemlos zu den Lagrangepunkten L4 und L5 des Erde-Mond-Systems.

Später braucht man nur die Menschen zu den Habitaten zu transportieren.

A Self-Reproducing Interstellar Probe:

http://www.rfreitas....BISJuly1980.htm

Von-Neumann-Sonde:

http://de.wikipedia....n-Neumann-Sonde

Space Settlements:

http://www.nas.nasa....ment/index.html

#7 waldemar

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Posted 27 February 2009 - 09:05 PM

Zeile 1 (reproduzierende Fabrik bauen und auf dem Mond installieren) ist hier der Großteil des Aufwands...

Die Idee ist gut, das Problem ist dass man unglaublich viel verschiedenes Zeug braucht. Wie baut man folgende Geräte:
Motoren
ICs
Leiterplatten

...um nur mal 3 zu nennen ;-)

Wie gesagt: die Idee ist gut. Nur man darf die Probleme die auf einen zukommen nicht unterschätzen. Mit einer (halbwegs) billigen Möglichkeit Material in ein Erdorbit zu bringen ist auf jeden Fall alles viel einfacher. Vielleicht kann man ja eine Space Fountain bauen?

#8 karl_bednarik

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Posted 28 February 2009 - 11:55 AM

Was die Nutzlast stark verringern könnte, das wäre die Nanotechnologie.

Womöglich wäre eine sich selbst reproduzierende Fabrik als unbemannte

Einwegmission auf dem Mond billiger als das ganze Apollo-Projekt.

So eine Space Fountain beruht auf einem Magnetkatapult mit Dauerfeuer,

was natürlich ziemlich viel Energie verbraucht.

Nun kann man mit einem Magnetkatapult von der Erde aus auch die

Atmosphäre durchschlagen, wenn das Projektil einen Hitzeschild hat.

Ein langes Vakuumrohr und eine Magnetschienenbahn genügen dafür.

Wie wäre es mit einem schrägen Tunnel an der Flanke des Mount Everest?

Das Mündungsportal wird von dem komprimierten Restluftpolster geöffnet,

welches das Raumschiff vor sich her schiebt, und danach schlägt das Portal, vom

äußeren Luftdruck getrieben, ziemlich schnell wieder zu, was Vakuum einspart.

Ohne menschliche Besatzung kann man ziemlich hoch beschleunigen.

Die hohe Beschleunigung ergibt einen geringen Energieverlust im Gravitationsfeld.

Magnetkatapult:

Große Abstützmasse (die Erde) mit kleiner Austrittsgeschwindigkeit ergibt einen hohen Wirkungsgrad.

Rakete:

Kleine Abstützmasse (die Abgase) mit hoher Austrittsgeschwindigkeit ergibt einen niedrigen Wirkungsgrad.

#9 waldemar

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Posted 07 March 2009 - 11:50 PM

Die Space Fountain braucht allerdings viel kleinere Kondensatoren, und kann höhere Massen transportieren. Naja, vielleicht sollte man einfach eine riesige Kanone bauen, HAARP-Style. ;)

#10 karl_bednarik

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Posted 09 March 2009 - 07:44 AM

HARP und HAARP kann man leicht verwechseln:

HARP = High Altitude Research Project:

http://de.wikipedia....esearch_Project

HAARP = High Frequency Active Auroral Research Program:

http://de.wikipedia.org/wiki/HAARP

#11 karl_bednarik

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Posted 09 March 2009 - 05:21 PM

Noch eine Frage:
Was bedeuten die fünf gelben Rating-Sternchen?
Und wo kommen sie her?
Danke für die Antworten.

#12 waldemar

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Posted 09 March 2009 - 11:28 PM

Oh, ich meinte das mit einem A.

Die Sternchen bedeuten dass wir cool sind, oder wie die Wiener sagen, "leiwond". Keine Ahnung wo die Dinger herkommen...

#13 karl_bednarik

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Posted 10 March 2009 - 07:19 PM

Zusatzfrage:

Wenn es ein Rating gibt, wer macht dann das Rating?

Raten bedeutet in der deutschen Sprache "vermuten".




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