सबसे बड़ी 'खोखली' अंतरिक्ष संरचना कौन सी बनाई जा सकती है?
गुरुत्वाकर्षण-विरोधी के बारे में निम्नलिखित प्रश्न को पढ़ने के बाद , मैंने सोचा कि आप अंतरिक्ष में सबसे बड़ा खोखला ढांचा क्या बना सकते हैं। खोखले पृथ्वी के बारे में कोई भी सवाल इसका जवाब नहीं देता है। इसे स्पष्ट रूप से एक प्रश्न में डालने के लिए:
अंतरिक्ष में बनाई जा सकने वाली सबसे बड़ी संरचना क्या है?
मुझे लगता है कि संरचना पूरी तरह से खोखला नहीं है। यह एक सहायक संरचना से भरा है। यह उदाहरण के लिए एक छत्ते की संरचना हो सकती है। यह विचार जितना संभव हो उतना बड़ा बनाने के लिए है, इसके बिना संरचनात्मक रूप से उत्पन्न गुरुत्वाकर्षण के लिए धन्यवाद। मुझे आश्चर्य है कि अगर यह भी संभव हो सके कि खोखली संरचना को इतना बड़ा बनाया जा सके कि आप संरचना को बड़ा करने के लिए अनिश्चित काल तक जारी रह सकें, क्योंकि कम द्रव्यमान और इस प्रकार कम गुरुत्वाकर्षण।
मान्यताओं:
- खोखली जगहों के लिए संरचना खुद ही ठोस होनी चाहिए।
- मौजूदा या सैद्धांतिक रूप से मौजूदा सामग्रियों की अनुमति है। तो कोई विनीत नहीं, लेकिन अगर कार्बन नैनो-ट्यूब के बड़े सुपरस्ट्रक्चर सैद्धांतिक रूप से संभव हैं, तो वे निष्पक्ष खेल हैं।
- अस्तित्व में सामग्री की मात्रा में कोई सीमाएं नहीं हैं।
- संरचना कैसे बनाई जाती है, इस पर कोई तकनीकी सीमा नहीं है। यह मूल रूप से है जैसे कि एक भगवान ने एक पल में अंतरिक्ष में संरचना को रखा। मैं केवल उन सामग्रियों में दिलचस्पी रखता हूं जो संभव संरचना के रूप में एक बड़ी बनाने के लिए उपयोग की जाती हैं।
- यद्यपि संरचनाओं के सभी रूपों की अनुमति है, एक क्षेत्र शायद सबसे मजबूत है।
- इसे बस अंतरिक्ष में तैरने वाला ढांचा होना चाहिए। पड़ोस में कोई निवास स्थान, कंप्यूटर या यहां तक कि अन्य खगोलीय पिंडों की आवश्यकता नहीं होती है, जब तक कि आपको नहीं लगता कि यह किसी भी तरह से संरचना की ताकत में जोड़ता है (जैसे संरचना के कुछ हिस्से को विद्युतीकृत करना और यह बिजली के कारण मजबूत हो जाता है)।
- संरचना को कठोर नहीं होना चाहिए। यह सिर्फ मौजूद होने और जितना संभव हो उतना बड़ा होने में सक्षम होने की आवश्यकता है।
- इस मामले में खोखले का मतलब है कि एक बड़ा हिस्सा ऑक्सीजन से भरा हो सकता है। यह परवाह किए बिना है अगर यह सिर्फ तुरंत अंतरिक्ष के शून्य में उड़ा दिया जाएगा।
जवाब
टीएल, डीआर
एक जाली संरचना और स्टील का उपयोग करके हम पृथ्वी के चंद्रमा से कुछ सौ किमी छोटे ~ 2800 किमी के पार पहुंचते हैं। केवल मात्रा का लगभग 2% वास्तव में भरा हुआ है।
पतली गोले के साथ समस्या
आप मनमाने ढंग से पतले खोल के साथ एक खोल नहीं बना सकते, क्योंकि पतली गोले बकसुआ कर देगी , जब तक कि तनाव कम होने से पहले तनाव कम हो जाएगा। अन्य उत्तरों में से लगभग आधे इस पर ध्यान नहीं देते हैं और गलत हैं।
मैं सवाल की भावना की व्याख्या करता हूं: क्या आंतरिक मात्रा के साथ एक झरझरा, छत्ते की संरचना हो सकती है?
सौभाग्य से, लैटिस (3 डी-छत्ते) की जांच की गई है और एक थोक सामग्री के रूप में इसका अनुमान लगाया जा सकता है । एक निर्मित संरचना में - एक ग्रह के विपरीत, जो हाइड्रोस्टेटिक संतुलन में परिभाषा के अनुसार है - ऊपरी परतें अपना वजन ले जा सकती हैं और निचली परतों पर दबाव डालने की आवश्यकता नहीं है। यही कारण है कि पतले गोले यहां के उत्तरों में बहुत लोकप्रिय हैं।
दृष्टिकोण 1
हम एक क्षेत्र को परतों की श्रृंखला के रूप में अनुमानित कर सकते हैं, प्रत्येक को अपना वजन उठाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। विश्लेषणात्मक रूप से, हम उन्हें असीम रूप से पतले के रूप में मानते हैं, हालांकि जब हम निचली परतों को मानते हैं तो हमें बकलिंग के बारे में चिंता करने की आवश्यकता नहीं है। यह कुछ लोड को नीचे की ओर स्थानांतरित करने के लिए संरचनात्मक रूप से समझ में आ सकता है, लेकिन फिर गणित अधिक बालों वाला हो जाता है। इस दृष्टिकोण का उल्टा यह है कि संरचना का इंटीरियर सामान से कम भरा हुआ है।
हमें जो करने की आवश्यकता है वह अपने स्वयं के वजन के तहत एक पतली खोल में तनाव के लिए सूत्र लेने के लिए है, और जाली के कम घनत्व और ताकत के लिए संशोधित करें।
बल $F$ आकार के टुकड़े पर अभिनय $A$ मोटाई के साथ सबसे बाहरी खोल $t$ पूरे ढांचे के द्रव्यमान पर निर्भर करता है और इसके साथ दिया गया है:
$$F = A \rho t G \rho \frac{4}{3} \pi$$
ध्यान दें कि कैसे $\rho$बाएं हिस्से में जाता है - शेल-एलिमेंट का वजन - और राइट पार्ट - टोटल ग्रेविटी - राइट हैंड साइड का। अगर हम चलते हैं$A$विभाजन से बाईं ओर हम एक प्रकार का दबाव खोलते हुए अभिनय करते हैं। घेरा तनाव दबाव पोत में द्वारा दिया जाता है$\sigma = \frac{Pr}{2t}$, यह संबंध यहां भी है, इसका सिर्फ संकुचित तनाव (तन्यता का तनाव नहीं)। हमारे बाहरी आवरण में तनाव के लिए हम यहां आते हैं:
$$\sigma = \frac{2}{3}G \rho^2 r^2 \pi$$
ऊपर वर्णित कागज घनत्व और उपज ताकत के बीच निम्न लिंक देता है:
हम देखते हैं कि एक पिरामिड जाली और 0.02 डिनस्टी को चुनने से - मतलब उपलब्ध मात्रा का 2% सामग्री द्वारा भरा जाता है - हमें उपज ताकत का लगभग 1% मिलता है। संभवतः पिरामिड की जाली कुछ इस तरह दिखती है:
अब यह सिर्फ आपकी पसंदीदा सामग्री के लिए नंबर दर्ज कर रहा है, मेरी पसंदीदा सामग्री (कंक्रीट) के साथ, ये 20-80 एमपीए की एक संपीड़ित ताकत और लगभग 2600 किग्रा / वर्ग मीटर का एक मूल्यवर्ग है। हम एक सुरक्षा कारक के लिए खाते में 20 Mpa मान लेंगे और 727 किमी त्रिज्या, और 84 मिलियन टन पर पहुंचेंगे। यह सेरेस से लगभग दोगुना बड़ा है, लेकिन बहुत हल्का है।
अब, हल्के स्टील के बारे में कैसे? स्टील के लिए कंप्रेसिव स्ट्रेंथ की वैल्यू का पता लगाना मुश्किल होता है, क्योंकि कंप्रेशन के तहत मेटल रॉड आमतौर पर शीयर या बकलिंग में फेल हो जाते हैं। हालांकि ताकत तन्यता ताकत से अधिक है। इसलिए हम 690 MPa की उपज शक्ति और 7.8 g / cm³ के घनत्व के साथ एक उच्च शक्ति मिश्र धातु मानते हैं। मज़े के लिए, कोई सुरक्षा कारक नहीं माना जाता है। इन मूल्यों के साथ मैं 1426 किलोमीटर के दायरे और 1.8 बिलियन टन तक पहुंच गया। ऊपर के रूप में, सतह का गुरुत्वाकर्षण 10 ^ -5 m / s, के परिमाण के क्रम पर है - एक वातावरण धारण करने के लिए पर्याप्त नहीं है। त्रिज्या पृथ्वी चंद्रमा से केवल 300 किमी कम है!
ये इतने छोटे क्यों हैं? याद रखें, बाहरी परत को खुद का वजन उठाना पड़ता है। इसका मतलब यह है कि किसी भी गोल घेरा पर एक गोलार्ध का वजन दूसरे के खिलाफ दबाता है, जिससे संकुचित तनाव उत्पन्न होता है। त्रिज्या के वर्ग के साथ वजन तराजू (निरंतर गुरुत्वाकर्षण को संभालने), केवल रैखिक हैं। एक ही कारण दबाव वाहिकाओं और पाइप बड़े आकार और निरंतर दीवार मोटाई के साथ आंतरिक दबाव के खिलाफ कमजोर हो जाते हैं।
ध्यान दें कि मेरा दृष्टिकोण पतले गोले संभालने पर टिकी हुई है और व्यवहार में एक जाली संरचना में सबसे पतला विचारशील खोल कम से कम उतना ही मजबूत है जितना एक ट्रस लंबा है, यह प्रमुख त्रुटियों का परिचय दे सकता है - मुझे नहीं पता और कैसे करना है एक परिमित तत्व विश्लेषण किए बिना हल करें (जो मुझे नहीं पता कि कैसे करना है)।
अंदर से एक दृश्य
ऊपर की छवि से हम देखते हैं कि हमारे जाली के एक सेल में 24 बाहरी ट्रस और 12 आंतरिक ट्रस हैं, लेकिन बाहरी ट्रस के आधे अन्य क्यूब्स के लिए "संबंधित" हैं, इसलिए निम्नलिखित के लिए हम कुल 24 ट्रस मानते हैं। एक ट्रस की लंबाई के साथ$l$, क्यूब की किनारे की लंबाई है $l_c = \sqrt{2}l$। भरे इस घन का हिस्सा है$V_f=lr^2\pi n$, साथ से $n$ट्रस की संख्या। इस सब से हम देखते हैं कि:
$$r = l \sqrt{\frac{\sqrt{2}^3 \rho_{rel}}{24}}$$
$\rho_{rel}$सापेक्ष घनत्व, ऊपर से हमारा 2% है। यदि वेस 10 किमी लंबे ट्रस को मान लेते हैं, तो बाहर की संरचना में कुछ उड़ान भरने के लिए, प्रत्येक ट्रस 960 मीटर मोटी (व्यास) होगी। एक उचित विश्लेषण के लिए हमें एक व्यक्तिगत ट्रस पर लोड की गणना करने और यह साबित करने की आवश्यकता होगी कि यह बकलिंग के कारण महत्वपूर्ण भार से अधिक नहीं है और मैं ऐसा नहीं करूंगा। हालांकि, यह एक पतला कॉलम के साथ एक महत्वपूर्ण भार है$\frac{r^4}{l^2}$। चूंकि, हमारे रखने के लिए$\rho_{rel}$ लगातार, $r$ के साथ तराजू $l$हम इसे मजबूत बनाने के लिए कॉलम को लंबा और मोटा कर सकते हैं। यदि आप अपनी संरचना में चारों ओर उड़ना चाहते हैं, तो यह निश्चित रूप से उस तरह से इंजीनियर हो सकता है!
एक ही कुल द्रव्यमान के लिए आप खोखले ट्रस भी हो सकते हैं, 1.4 किमी बाहरी व्यास और 960 मीटर भीतरी व्यास, एक वातावरण से भरे ट्रस के अंदर के साथ।
दृष्टिकोण 2
यह शायद कुछ अन्य उपयोगकर्ता के साथ खेलना चाहते हैं: पतले गोले का एक क्रम, लेकिन प्रत्येक खोल गोले के बीच न्यूनतम समर्थन के साथ एक जियोडेसिक संरचना है। डॉन '' खुद को आजमाने के लिए भूविज्ञान के बारे में पर्याप्त जानते हैं, सुंदरता यह है कि यह तैयार संरचना के लिए बेहतर दृश्य अनुभव देगा।
TLDR: लगभग जितने बड़े आप की तरह (लेकिन शेल प्रमेय के कारण नहीं)
इसे वास्तव में समझने के लिए, आइए पहले इस बारे में सोचें कि एक मेगा-स्ट्रक्चर के पतन का कारण क्या है- ग्रेविटी ।
चूंकि यह संरचना 3-डी स्थान को भर रही है, इसलिए संरचना की बाहरी सतह पर कोई भी बिंदु अन्य सभी घटकों के कारण गुरुत्वाकर्षण बल महसूस करने वाला है। आपकी संरचना की सतह पर, जिसके परिणामस्वरूप गुरुत्वाकर्षण बल केंद्र-द्रव्यमान की ओर इशारा करेगा। जहां भी वह केंद्र-द्रव्यमान है।
(हाँ, यह और भी सही है यदि संरचना एक खोखला खोल है। उस स्थिति में, अंदर चारों ओर उछलती कोई चीज गुरुत्वाकर्षण महसूस नहीं करती है, लेकिन शेल स्वयं करता है! यह सतह पर किसी चीज पर गुरुत्वाकर्षण के कार्य को देखते हुए पाया जा सकता है, या वह चीज जो सतह है।)
तो हम गुरुत्वाकर्षण पर कैसे काबू पा सकते हैं? इसे कताई द्वारा काम करने के लिए रखो ।
घूमने वाली वस्तुएं (या वस्तुओं को घुमाना ...) का कारण एक चक्र में जा सकता है क्योंकि कुछ बल वस्तु को वक्रता के केंद्र की ओर धकेलने का कार्य कर रहा है। यह एक रस्सी हो सकती है, कार के पहियों से घर्षण, या ... एक मेगास्ट्रक्चर की गंभीरता !
इसलिए, अपने रोटेशन को सही ढंग से चुनें, एक अच्छा आकार चुनें (जैसे एक सिलेंडर, एक सिलिंडर को सिलेंडरों की श्रृंखला, आदि), और अपने दिल की सामग्री का निर्माण करें। एक "अच्छा" आकार आपको संरचना को एक साथ रखने के लिए गुरुत्वाकर्षण बल का उपयोग करने देता है, इसलिए आप रोटेशन के केंद्र से अधिक-या-कम समान दूरी के साथ कुछ चाहते हैं।
अनुदैर्ध्य बलों के बारे में क्या?
बलों का सवाल है जो रोटेशन की धुरी के साथ मौजूद हैं। यह सरलता और रचनात्मकता का सवाल है- ऐसे कई समाधान हैं जो आपको बड़े पैमाने पर जाने देते हैं।
इसके लिए एक मजेदार समाधान संरचना के लिए कठोर नहीं है, लेकिन गतिशील है। छल्ले की एक श्रृंखला की कल्पना करें जो एक क्षेत्र का अनुमान लगाती है। वे सही गति से घूम रहे हैं ताकि वे किसी भी रेडियल तनाव को महसूस न करें। आधे छल्ले ऐसे निकालें कि वे एक डिस्क में समतल हो सकें। उन्हें व्यवस्थित करें ताकि साथ-साथ-अक्ष-घूर्णन बल समग्र क्षेत्र को एक डिस्क में ढंक दें, फिर एक क्षेत्र में वापस आ जाएं, और आपने इस मुद्दे को हल किया है। यह हमेशा के लिए दोलन करेगा जब तक कि आप कुछ नहीं करते हैं, जैसे कि छल्ले के बीच में हवा डालें। इस समस्या के अन्य समाधान होने की संभावना है, लेकिन यह किसी भी भौतिक सीमा को लागू नहीं करता है।
एक कम मज़ेदार उपाय बस एक पतली खोखली छड़ बनाना है जो वास्तव में एक बड़ी अंगूठी बनाती है, और जब तक आपको यह एहसास नहीं हो जाता है कि आप बढ़ते हैं, तो इससे आपको गैस की अनंत मात्रा मिलती है, जिससे "खोखले" मानदंड पूरे होते हैं। एक निश्चित बिंदु के बाद, शीर्ष और भूमध्य रेखा के बीच गुरुत्वाकर्षण बल में अंतर अब और मायने नहीं रखेगा, इसलिए कोई झुकने वाला मुद्दा नहीं!
प्रकाश मुद्दों की गति
ठीक है, इसलिए प्रकाश की गति एक सीमा है कि आप कितनी तेजी से जा सकते हैं। यदि आप न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण के नियम को लेते हैं और इसे सेंट्रिपेटल बल के सूत्र के बराबर सेट करते हैं , तो आप किसी भी संरचना के लिए एक सैद्धांतिक सैद्धांतिक सीमा प्राप्त कर सकते हैं। मैं एक रेडियल सममित संरचना के लिए ऐसा करने के लिए हुआ, जो सामान्य समीकरण देता है
$$\int_{0}^{2\pi} \frac{m-dm}{r} = \frac{c^{2}}{G} $$
प्रकाश की गति c होने के साथ , आपका कुल द्रव्यमान (भी त्रिज्या पर निर्भर करता है) होने के नाते , और G सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक है।
विचार करने के लिए कुछ महत्वपूर्ण आइटम:
- न्यूटन के नियम के लिए, अपने दूसरे द्रव्यमान के रूप में अपनी संरचना के एक छोटे से स्लाइस की जांच करें, पहला द्रव्यमान 'कुल' द्रव्यमान है (यह एक सन्निकटन है)
- आप एक छोटे कोण (एक dtheta) बार r, क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र और घनत्व के संदर्भ में द्रव्यमान (dm) के छोटे स्लाइस को व्यक्त कर सकते हैं। इस पूरी संरचना को एकीकृत करके सरल बीजगणित तक ले जाएँ। (संरचना के प्रत्येक विकल्प के लिए यह प्रतिस्थापन बदलता है: रिंग सिलेंडर की तुलना में अलग तरीके से करेंगे ...)
- एक बार एकीकृत होने के बाद, आप अपनी अधिकतम आकार सीमा प्राप्त करने के लिए r का समाधान करते हैं।
मुझे नहीं पता कि इसके लिए आदर्श आकार क्या है, हालांकि। मुझे पता है कि यह आपको सीमा देता है। मैं बाद में वापस आ सकता हूं और कुछ सुझावों के लिए हल कर सकता हूं ...
असली चुनौती यह निर्माण है
उस संरचना का निर्माण पूरी तरह से एक और सवाल है। गति और संरचना के बीच आपका आदर्श संतुलन केवल एक बार निर्मित कार्य करता है। वहां पहुंचने में एक बल लगाना और अपूर्ण ज्यामिति शामिल है, जिसका अर्थ है कि संरचना को लोड-असर करने की आवश्यकता होगी।
TLDR: जब आधुनिक मनुष्यों के लिए उपलब्ध सामग्री और निर्माण विधियों पर विचार (बार के पैमाने पर पट्टी), संभवतः कुछ हजार प्रकाश-वर्ष, या आकार या एक छोटी आकाशगंगा।
मैं इसी तरह के सवाल के जवाब पर बहुत जोर दे रहा हूं (एक्सट्रूडेड पॉलीस्टायरीन से बना एक डिकॉय ग्रह कितना बड़ा हो सकता है:?) https://worldbuilding.stackexchange.com/a/138280/29103 निष्कर्ष जो एक पतली गोलाकार खोल के लिए आता है, वह कुछ इस तरह है:
$$R < \frac{P}{\pi T \rho^2 G},$$
कहां है $R$ शेल की त्रिज्या है, $T$ इसकी मोटाई, $\rho$ इसका घनत्व, $P$ इसकी तन्यता ताकत, $\pi=\tau/2$ तथा $G\approx6.6\cdot 10^{-11}\ \mathrm{m^3\ kg^{-1}\ s^{-2}}$ गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक है।
ईपीएस और 1 मीटर की मोटाई के लिए, यह आता है $4.71\cdot 10^{11} \ \mathrm{m^2}$, या लगभग 3 ए.यू. इसे विभिन्न सामग्रियों के लिए आसानी से गणना की जा सकती है (जैसे 3 डी ग्राफीन के लिए 10 गुना से अधिक आकार ); हाई-टेक सामग्री में कोई व्यक्ति कुछ अधिक संख्या देने के लिए, बहुत मजबूत और हल्के के लिए नंबर प्रदान कर सकता है।
यह सूत्र "शेल प्रमेय" चर्चा के साथ समस्या दिखाता है। जबकि आप खोल को पतला बनाकर आकार में वृद्धि कर सकते हैं (जैसे 1 मिमी 3 डी ग्राफीन के लिए 0.5 से अधिक प्रकाश वर्ष), और सिद्धांत रूप में आपके पास बड़े शेल हो सकते हैं यदि आप चाहते हैं कि आप इसे वास्तविक रूप से पतले रखें, तो वास्तविक सामग्री (से बना) ठोस पदार्थ) आप 1 अणु की मोटाई के नीचे नहीं जा सकते। इसलिए शेल के OUTSIDE पर कणों को शेष शेल के गुरुत्वाकर्षण द्वारा केंद्र की ओर खींचा जाएगा। आप अपने शेल को स्पैसर बनाकर, या "होल" को पेश करके "हल्का" कर सकते हैं, लेकिन जितना अधिक आप यह करेंगे, उतना ही कम एक सही क्षेत्र है, और आप जल्द ही सीमा को मार देंगे।
एक बाधा जो हमेशा आपके साथ होती है, कोई फर्क नहीं पड़ता कि आप किस सामग्री का उपयोग कर रहे हैं, गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र है। गुरुत्वाकर्षण के लिए गॉस फ्लक्स प्रमेय द्वारा इसकी परिमाण में गिरावट है । मूल रूप से यह कहता है कि बंद सतह के माध्यम से प्रवाह इस बंद सतह के अंदर बड़े पैमाने पर होता है। फिर इस प्रवाह से यह विचार करते हुए कि निर्माण का आकार गोलाकार है, कोई भी निर्माण पर सतह (या अंदर) पर गुरुत्वाकर्षण त्वरण की गणना कर सकता है:$$\begin{gather} g(r) = -\frac{GM}{r^2},\ M = \rho V = \rho \frac{4\pi r^3}{3} \\ g(r) = -G\rho \frac{4\pi r}{3} \end{gather}$$
- $M$: संरचना का द्रव्यमान
- $\rho$: संरचना का घनत्व
- $V$: संरचना का आयतन
- $r$: संरचना की त्रिज्या
- $g$: गुरुत्वाकर्षण त्वरण।
त्वरण को जानना, निर्माण की सतह पर वस्तुओं के वजन की गणना करना संभव है। फिर "ऊपरी" संरचनाओं के दबाव की गणना "निचले" संरचनाओं के लिए करना संभव है:$$P = \frac{m_u \cdot g(r_c)}{S}$$ कहां है
- $P$: ऊपरी संरचनाओं से निम्न संरचनाओं पर दबाव
- $m_u$: ऊपरी संरचनाओं का द्रव्यमान
- $r_c$: ऊपरी संरचना का द्रव्यमान केंद्र
- $S$: संपर्क की सतह
फिर संरचना के महत्वपूर्ण त्रिज्या को कम करने के लिए, समीकरण को सम्मान के साथ हल करना चाहिए $r$- संरचना त्रिज्या जबकि बाईं ओर सबसे महत्वपूर्ण दबाव है जब सबसे कमजोर निर्माण ढह जाएगा। गोलाकार सममित मामले में, सबसे कमजोर कहीं कम है, क्योंकि उस पर इसका सबसे अधिक दबाव है।
यह दृष्टिकोण संरचना के सबसे कमजोर बिंदु के महत्वपूर्ण दबाव के आधार पर त्रिज्या के लिए ऊपरी सीमा प्रदान करेगा।
अधिक सटीक उत्तर के लिए (विशेष रूप से संख्या के रूप में) किसी को मधुकोश संरचना के लिए डेटा खोजने और समीकरण को हल करने की आवश्यकता होती है।
ध्यान दें:
यह उत्तर अंतरिक्ष में कम या ज्यादा रहने योग्य खोखली संरचनाओं के लिए है जो कम से कम आंशिक रूप से रहने योग्य हैं। निर्जन संरचनाएं जो सिर्फ स्मारकों हैं या अंतरिक्ष में तैरती कलाकृतियां संभवतः बड़ी हो सकती हैं।
संक्षिप्त जवाब:
इस प्रश्न पर शोध शुरू करने का स्थान "बिग थेर वर्ल्ड्स", लैरी निवेन, एनालॉग साइंस फिक्शन / साइंस फैक्ट , मार्च, 1974 है, जिसे कई बार पुनर्मुद्रित किया गया है।
लंबा जवाब:
अंतरिक्ष में एक प्रकार की खोखली संरचना जिसकी अक्सर चर्चा होती है, एक खोखला सिलेंडर होता है जो आंतरिक सतह में गुरुत्वाकर्षण का अनुकरण करने के लिए घूमता है।
इस तरह की संरचना कितने मील चौड़ा हो सकती है, लेकिन संभवत: कोई संरचनात्मक सीमाएं नहीं हैं कि यह कितनी लंबी हो सकती है, या ऐसी सीमाएं जो बहुत लंबे होने के बाद ही दिखाई देती हैं।
इस प्रकार अंतरिक्ष में एक खोखला घूर्णन सिलेंडर 1 किलोमीटर या मील चौड़ा हो सकता है,
या 10 किलोमीटर या मील चौड़ा,
या 100 किलोमीटर या मील चौड़ा,
या संभवतः 1,000 किलोमीटर या मील चौड़ा।
और वह खोखला घूमता हुआ सिलेंडर हो सकता है
1 किलोमीटर या मील लंबा,
या 10 किलोमीटर या मील लंबा,
या 100 किलोमीटर या मील लंबा,
या 1,000 किलोमीटर या मील लंबा,
या 10,000 किलोमीटर या मील लंबा,
या 100,000 किलोमीटर या मील लंबा,
या 1,000,000 किलोमीटर या मील लंबा,
या 10,000,000 किलोमीटर या मील लंबा,
या 100,000,000 किलोमीटर या मील लंबा,
या 1,000,000,000 किलोमीटर या मील लंबा,
और आगे और आगे।
यहाँ देखें:
https://en.wikipedia.org/wiki/Topopolis 1 है
और अंतरिक्ष में अन्य प्रकार की बहुत बड़ी संरचनाओं की चर्चा हुई है।
बाहरी अंतरिक्ष में विशाल संरचनाओं के लिए कई दूर के विचारों की चर्चा लैरी निवेन द्वारा "बिग थेर वर्ल्ड्स", एनालॉग साइंस फिक्शन / साइंस फैक्ट , मार्च, 1974 में की गई थी, जिसे कई बार पुनर्मुद्रित किया गया है।
http://www.isfdb.org/cgi-bin/title.cgi?133302 २
https://en.wikipedia.org/wiki/Bigger_Than_Worlds ३
और निश्चित रूप से वह लेख 46 साल पहले प्रकाशित हुआ था, और अंतरिक्ष में मेगा संरचनाओं और उनके बाद से उनकी संरचनात्मक सीमाओं के बारे में कई विचार हो सकते थे।
यह सभी देखें:
https://tvtropes.org/pmwiki/pmwiki.php/Main/DysonSphere ४
https://tvtropes.org/pmwiki/pmwiki.php/Literature/Ringworld ५
ध्यान दें:
यह उत्तर अंतरिक्ष में कम या ज्यादा रहने योग्य खोखली संरचनाओं के लिए है जो कम से कम आंशिक रूप से रहने योग्य हैं। निर्जन संरचनाएं जो सिर्फ स्मारकों हैं या अंतरिक्ष में तैरती कलाकृतियां संभवतः बड़ी हो सकती हैं।
पिन के सिर पर कितने स्वर्गदूत नृत्य कर सकते हैं? उत्तर: जितने चाहो।
धारणा: संरचना को अंतरिक्ष अंतरिक्ष में बनाया गया है।
अब, हमें आवश्यक रूप से अंतरिक्ष अंतरिक्ष के बारे में बहुत कुछ पता नहीं है। सभी के लिए हम जानते हैं कि वहाँ विशाल अंतरिक्ष मधुमक्खियों के झुंड हैं। लेकिन, जैसा कि हम अभी सबकुछ समझते हैं, इंसोफ़र, आकाशगंगाओं के बीच की जगह बहुत खाली है और हस्तक्षेप करने वाले गुरुत्वाकर्षण बल बहुत छोटे हैं।
जिसका अर्थ है कि हम आपके स्थानीय हार्डवेयर स्टोर से एल्यूमीनियम बीम और तार से बाहर एक संरचना का निर्माण कर सकते हैं - और यह कम से कम हो सकता है कि निकटतम आकाशगंगा से आधी दूरी पर हो।
शैल प्रमेय हमें सिखाता है कि गुरुत्वाकर्षण शून्य एक वस्तु के खोल के अंदर है। इसका मतलब है कि एक खोखले खोल के अंदर बिल्कुल भी गुरुत्वाकर्षण नहीं है। जब तक हमारे पास मार्बल पेंट की कैन के अंदर मार्बल या बॉल बेयरिंग जैसा कुछ भी नहीं होता है, जो चारों ओर उछल सकता है, गति प्राप्त कर सकता है, और अंततः चीज़ को चीर सकता है, तो अंदर का कुछ भी संरचना को चोट नहीं पहुंचा सकता है।
बाहर की चीजों में चलती चट्टानें (क्षुद्रग्रह, उल्काएं, दुष्ट ग्रह, अंतरजाल की धूल की धाराएं ...), गुरुत्व (जो जानबूझकर बहुत हल्का होता है और कम या ज्यादा, इस परिदृश्य में सांख्यिकीय रूप से संतुलित होता है), और प्रकाश (जो दबाव है, लेकिन उन दूरी पर यह बहुत ज्यादा नहीं है)। मैं बैंकिंग हूँ कि उनमें से कोई भी एक महत्वपूर्ण प्रभाव नहीं है।
यह महसूस करना महत्वपूर्ण है कि बाहरी गुरुत्वाकर्षण समस्याओं का कारण बन सकता है। यह संरचना स्पष्ट रूप से विनम्र है और इसमें काफी गुरुत्वाकर्षण होगा - बिल्ली, यह पास के सभी आकाशगंगाओं को प्रभावित करने के लिए पर्याप्त गुरुत्वाकर्षण हो सकता है। मैं इसे अनदेखा कर रहा हूं क्योंकि मैं उस वस्तु के वास्तविक द्रव्यमान की गणना करने के लिए तैयार नहीं हूं जिसका मैं वर्णन कर रहा हूं। यह ऐसी किसी भी वस्तु के अंतिम आकार में एक उचित और वैध सीमित कारक होगा। (ऐसा नहीं है कि बाहरी गुरुत्वाकर्षण प्रभाव इसे चोट पहुंचाने के लिए पर्याप्त होगा, यह है कि यह आकाशगंगाओं को अपने आप में खींच लेगा, जो बुरा होगा।) आइए तर्क के लिए मान लें कि हमारी संरचना का गुरुत्वाकर्षण आकर्षण के बराबर होना चाहिए। या निकटतम नजदीकी आकाशगंगा के द्रव्यमान का 1% से भी कम। वह सीमा, जो निर्माण सामग्री और तकनीक उपलब्ध हैं, के आधार पर, संरचना के आकार को सीमित करेगा और शायद (वास्तव में, निश्चित रूप से) इसे मेरे द्वारा प्रस्तावित आकार से कम होने के लिए मजबूर करेगा। मेरे जवाब में इस कमी की ओर इशारा करने के लिए @BThompson को मेरा धन्यवाद।
- मैं विदेशी हस्तक्षेप से इनकार कर रहा हूं। मैं व्यंग्य नहीं कर रहा हूँ, कुछ ऐसा जो आकाशगंगाओं के बीच बैठा है, ध्यान आकर्षित करने के लिए बाध्य है और आसपास की आकाशगंगाओं के बारे में बात करते समय वहाँ किसी और को होना चाहिए ...।
मेरे पास इंट्रागैलेक्टिक स्पेस के एक अनियंत्रित बिंदु का पता लगाने का समय नहीं है और फिर सटीक अनुमान प्रदान करने के लिए निकटतम आकाशगंगा की आधी दूरी की गणना करें। मुझे यकीन नहीं है कि यह प्रासंगिक है। संरचना पूरी तरह से बहुत बड़ी हो सकती है (यदि गुरुत्वाकर्षण बल काफी छोटा है), मैं सिर्फ यह मान रहा हूं कि 50% बिंदु पर निकटतम आकाशगंगा में शेल को ख़राब करने (और अंततः नष्ट करने) के लिए पर्याप्त गुरुत्वाकर्षण प्रभाव हो सकता है।
लेकिन मेरा इरादा सभी इरादों और उद्देश्यों के लिए है, यह इतना भयावह है कि इसे असीम रूप से बड़ा माना जा सकता है। यह एक ऐसी जगह है जो कई मंदाकिनियों को घेर सकती है और फिर भी, अपने चंचल स्वभाव के कारण, खुद को इतना कम गुरुत्व प्रदान करेगी कि वह ब्रह्मांड में कुछ भी नहीं बदलेगी (मुझे विश्वास है)
मधुमक्खियों को डालने के लिए एक अच्छी जगह हो सकती है। :-)
मान लें कि आप एक सक्रिय संरचना की अनुमति देंगे, जितना कि आपके पास बड़े पैमाने पर होगा।
शेल के अंदर आपके पास कताई बैंड हैं, वे एक बाहरी बल लगाते हैं। यह शेल के आत्म-गुरुत्वाकर्षण के आवक दबाव को संतुलित करता है। आप समग्र बल को शून्य पर चला सकते हैं, केवल आवश्यक शक्ति समर्थन के बीच है और यदि आपके पास पर्याप्त बैंड हैं तो आप जितना चाहें उतना कम ड्राइव कर सकते हैं। बैंड और शेल के बीच मैग्लेव कपलिंग के अलावा आप इसे टिशू पेपर से निकाल सकते हैं। (हालांकि यह कोई संदेह नहीं है कि कुछ मजबूत उपयोग करने के लिए सस्ता होगा।)
अन्य उत्तरों ने सही ढंग से निष्कर्ष निकाला है कि रिंग्स न्यूटनियन गुरुत्व में जितना चाहें उतना बड़ा हो सकता है। और प्रकाश की गति को सापेक्षता में एक सीमा के रूप में उल्लेख किया गया है। लेकिन वास्तविक सापेक्षतावादी सीमा ब्रह्मांडीय है: यदि आपकी अंगूठी आकाशगंगाओं के एक समूह से बड़ी है, तो अंधेरे ऊर्जा के कारण अंतरिक्ष का विस्तार इसे तब तक खींचेगा जब तक कि यह टूट न जाए। हो सकता है कि आपके स्थानीय पदार्थ के घनत्व के आधार पर आकार में 10 मेगापार्सेक हों। हालांकि, इस पैमाने पर चीजें बहुत धीमी गति से होती हैं: आपकी अंगूठी अरबों वर्षों तक चल सकती है।