세대의 함대를 보내는 것이 더 효율적입니까, 아니면 하나의 거대한 함대를 보내는 것이 더 효율적입니까?
여정 중에 선박간에 자원을 공유 할 수 있다고 가정하면 (필수는 아님) 최소한의 (그러나 0이 아닌) 자원이 필요합니다.
여러 세대의 함대를 보유하는 것이 더 연료 / 공간 효율적입니까 (여러 독립형 선박 또는 특수 선박) 또는 모든 기능에 대해 하나의 대형 선박을 보유하는 것이 (자급 형)?
답변
큰 하나를 보내는 것이 더 효율적입니다.
10 개의 작은 하수 처리 공장을 운영하는 것은 1 개의 큰 하수 처리장보다 더 많은 전력을 사용합니다. 1 개의 큰 원자로를 유지하는 것과 10 개의 작은 원자로를 유지하는 것과 동일합니다. 이산화탄소 필터, 체육관, 학교, 탁아소 등과 동일합니다. 어린이를위한 놀이터 10 개를 만들 예정입니까? 자동 조종 장치 10 대와 내비게이션 컴퓨터 10 대, 자이로 스코프 10 대, 에어 록 10 대가 있습니까? 뿐만 아니라 이러한 모든 시스템에 대한 필수 중복성. 10 개의 주방과 10 개의 식당이 있습니까?
10 척의 소형 선박도 1 척의 대형 선박보다 예비 부품을 빨리 태 웁니다. 예비 부품 (저장 또는 제조)은 가장 큰 물류 문제 중 하나입니다. 10 x 2 코어 원자로가 장착 된 10 척의 선박 (유지 보수시 여분이 필요함)은 1 x 4 코어 원자로보다 빠르게 부품을 연소합니다.
8 시간 교대, 40 시간 주, 병가 및 1 년에 2 주 휴일의 경우, 연중 무휴 24 시간 보장이 필요한 직위는 항상 직원이 배치되도록 5 배의 직원이 필요합니다. 따라서 각 선박에 근무중인 사람이 있는지 확인하려면 5 x 10 = 50 명이 필요합니다. 50 명의 사람들이 배를 조종 할 수 있습니다. 50 명의 숙련 된 원자력 기술자. 50 명의 경찰관 (최소). 1 대의 대형 선박에는 한 번에 2 ~ 3 명의 경찰이 동시에 근무해야 할 수 있습니다.하지만 언제든지 2 ~ 3 명이 근무하려면 명단에 총 10 ~ 15 명의 직원 만 있으면됩니다. 그것은 당신의 훈련 체제를 상당히 단순화합니다.
선박을 최대 크기까지만 건조 할 수있는 선박 건조 시설이있는 경우 함대를위한 소형 세대 선박을 건조하고 싶을 수 있습니다.이를 위해서는 선박을 구역별로 건조하고 진공 상태에서 함께 결합하는 것이 좋습니다.
한 대의 큰 선박과 완전히 중복 된 시스템을 가진 많은 작은 선박 사이에 중간 지점이 있습니까?
나는 코멘트 ( 이제 채팅으로 이동 )에서 "당신의 유일한 배가 폭파하면 그다지 효율적이지 않다"에 대한 논의가 있음을 주목 합니다. 따라서 제쳐두고 이것도 해결할 수 있습니다.
중복성과 효율성은 까다로운 문제입니다. 그러나이 문제에는 중간 지점이 있습니다.
- 여정에 가져 오는 모든 것, 모든 구획 유형, 시설, 역 또는 장비에 대해 0에서 1 사이의 임의의 숫자를 지정하십시오. 예를 들어 주 엔진은 0.423421, 수경 토마토 재배량은 0.1267542, 세면 도구 보관 공간은 0.854223입니다. , 하수 처리는 0.73323, 초등학교 교실은 0.5422, 가족 숙소 (A ... F)는 0.52321, 독신 숙소 (S ... Z)는 0.2214, 원자로는 0.14321 등이어야합니다. 수천 개의 항목이 있습니다.
- N 개의 선박을 건조하고 각각 0에서 N까지의 숫자 K를 제공합니다. 선박 K는 ((K-2) / N 모듈로 1)에서 ((K + 2) / N 모듈로 1) 사이의 모든 장비를 갖추고 있습니다. 따라서 배 4/10에는 0.2에서 0.6 사이의 모든 것이 있습니다. 선박 0/10 (첫 번째)에는 0.8-1.0과 0.0-0.2 사이의 모든 것이 있습니다.
- 우주선을 궤도에 진입시키고, 강력한 프레임 (순차가 아닌 임의의 순서로)으로 함께 장비하고, 비상시 분리 할 수있는 전력 / 공기 / 물 등을위한 도관을 만들고, 그 사이에 통로를 만들 수 있습니다. 비상시에 봉인됩니다.
- 이제 모든 시스템이 4 번 복제되지 않고 더 이상 복제되지 않는 작은 선박 함대로 구성된 하나의 큰 선박이 있습니다.
- 한 선박에 치명적인 고장이 발생하여 폭발하는 경우 손실 된 모든 시스템에는 3 개의 다른 중복이 있습니다.
- 이제 미션을 손상시키지 않고 10 척에서 3 척을 잃을 수 있습니다.
- 함선 4 ~ 7 척을 잃으면 미션이 훼손 될 수 있지만, 3 척의 함선만으로 가능한 모든 서비스로 미션을 완료 할 수 있습니다.
- 더 많거나 적은 함선을 원하면 N을 조정할 수 있습니다. 더 많거나 적은 중복성을 원하면 +2를 더 크거나 작은 숫자로 변경하십시오.
(임의의 Wikipedia 페이지를 클릭하면서 밤을 보내는 분들을 위해-이것은 DHT입니다 )
다른 답변 / 댓글에서 이미 지적했듯이 하나의 큰 선박이 더 효율적이지만 하나의 치명적인 실패가 전체 임무를 실패로 이끌 가능성이 높아집니다.
합리적인 타협은 하나의 거대한 선박 대신 몇 대의 대형 선박을 사용하는 것 같습니다. 개별 선박은 여전히 규모의 효율성을 감당할 수있을만큼 충분히 커질 것이며, 두 개 이상의 선박이 내재되어있는 중복성은 적어도 한 척이 목적지에 도착할 가능성을 높입니다.
NASA가 70 년대에 행성 탐사선을 보낼 때했던 것과 거의 비슷합니다. 여러 대의 Pioneer, Voyager 및 Mariner 탐사선이 매우 가까운 간격으로 전송되었습니다.
우주 방사선으로부터의 차폐가 중요하다면 대형 선박이 더 효율적입니다.
승무원 행성 간 우주 비행의 주요 과제 중 하나는 우주 방사선에 의해 나타나는 건강 위험 입니다. 이것은 별들 사이의 다세대 여행은 말할 것도없고 화성까지 180 일 여행하는 경우에도 큰 문제입니다.
링크 된 위키 기사는 우주 정거장의 방사능 수준을 대략 지구 수준으로 낮추기 위해 평방 미터당 약 4 톤의 차폐를 나타내는 수치를 언급합니다. 그것에 대해서는 약간의 불확실성이 있으며 성간 여행에 대한 요구 사항은 다시 다를 수 있지만 우리에게 야구장을 제공합니다. 우주 방사선으로부터 보호 할 다른 방법이 없다면 물리적 차폐가 큰 부분을 차지할 것입니다. 배의 무게의.
예를 들어 선박의 물 공급 또는 수소 연료를 피부에 저장하는 것과 같이 다른 용도로도 유용한 차폐 장치를 사용할 수 있습니다. 그러나 세대 선박의 경우 거의 100 %에 가까운 자원 재활용을 원할 것입니다. 즉, 그렇지 않으면 운반해야하는 물의 양이 차폐에 필요한 양보다 훨씬 적을 수 있습니다. 차폐를 위해 소모품을 사용하는 경우에도 여행이 끝날 때 지난 몇 년 동안 적절히 차폐 할만큼 충분한 잔여 물이 필요하며 이는 여전히 휴대해야하는 양이 크게 증가한다는 것을 의미합니다.
차폐의 무게가 주요 설계 제약이라면 선박은 부피당 표면적 측면에서 가장 효율적인 모양이기 때문에 큰 공처럼 보일 것입니다. (편집 : 주석에서 언급했듯이 일부 구성 요소는 차폐 외부에 배치 할 수 있으므로 "물건이 걸려있는 큰 공"과 비슷합니다.) 정사각형 입방체 법칙 덕분에 지름이 200m 인 선박 1 척은 비슷한 모양의 100m 선박 8 척만큼의 탑재 하중을 지탱할 수 있지만 표면적이 절반에 불과하므로 차폐 중량이 절반에 불과합니다.
(실제로 대형 선은 소형선 8 척의 차폐 선의 절반 도 안되는 정도의 차폐 두께를 필요로합니다. 차폐 두께는 무시할 수 없을 가능성이 높기 때문입니다.하지만 그다지 걱정하지 마세요.)
따라서 방사선 보호를 위해 물리적 차폐에 의존하고 있고 초경량 unobtainium 차폐가없는 경우 적은 수의 대형 선박을 사용하고 싶을 것입니다.
또 다른 옵션은 자기 차폐 일 수 있습니다. 이것은 좀 더 추측 적이지만, 이에 대한 요구 사항은 보호 할 표면적에 따라 대략적으로 확장 될 것이므로 다시 더 효율적으로 만듭니다.
시작 위치와 선호하는 가치에 따라 다릅니다.
지구 나이 우주선의 일부 행성 물체에서 발사하는 경우 (Wall-E의 시작 부분에 표시되는 것과 같은) 작은 우주선을 권장합니다. 그러나 저는이 전략을 권장하지 않습니다. 어느 쪽이든 행성의 중력 우물에서 이만큼 큰 선박을 발사하는 것은 에너지 비용이 매우 많이 듭니다. 대신, 그들은 공간에 지어 져야하고 사람들은 그들에게로 이동해야합니다.
이제 그 방법을 알아 냈으므로 다음과 같은 옵션이 있습니다.
- 배 한 척을 보내십시오. 장점 : 자원 공유가 더 저렴하며 엔진 / 반응기 등을 적게 사용하면 연료 효율성이 높아질 수 있습니다. 따라서 더 적은 무게 (즉, 큰 것이 더 저렴함), 더 큰 커뮤니티는 심리적 인 이유로 좋습니다. 단점 : 어떤 것이 깨지면 모두의 건배.
- 여러 배를 보냅니다. 장점 : 중복성 (즉, 어떤 것이 파손되면 다른 선박도 있음), 각 선박이 자원을 더 쉽게 관리 할 수 있습니다 (즉, 거대한 관료주의가 없음). 단점 : 더 많은 자원 낭비, 소규모 커뮤니티에서 가능한 심리적 영향
그렇다면 선박 오작동의 위험에주의하거나 자원을 절약하는 것이 더 중요할까요? 또한 어떤 것이 더 나은 이야기를 만드는가? 함대의 한 배가 문제가있을 때보 다 유일한 배가 오작동 할 때 확실히 더 많은 긴장이 있습니다. 반면에 배들 사이에 갈등이 발생하면 제작의 이야기가 될 수도 있습니다.
그래서 나는 당신이 이야기를 더 잘 만들 수있는 것이 무엇인지에 대해 이야기하고 싶습니다. 각각에 대한 분명한 주장이 있습니다.
프레임 챌린지
여러 세대의 함대를 보유하는 것이 더 연료 / 공간 효율적입니까 (여러 독립형 선박 또는 특수 선박) 또는 모든 기능에 대해 하나의 대형 선박을 보유하는 것이 (자급 형)?
지나가는 소행성에 의해 파괴되는 하나의 거대한 구체보다 덜 효율적인 것은 없습니다 .
그렇기 때문에 연료와 공간 효율성이 유일한 원동력이 아닙니다. 특히 우주 여행에서 !!
삼중 중복, 과잉 건설, 기계 상점을 많이하고 "빈"부품 (사용 가능한 부분까지 가공받을 재료의 일반적인 단위) 디자인 드라이브 것 들 . (하나의 설계에 모든 / 대부분의 함선을 파괴하는 예상치 못한 치명적인 결함이있을 수 있으므로 복수입니다.)
그렇기 때문에 서로 다른 시간에 여러 개의 독립형 선박 (예를 들어, 세 가지 다른 디자인의 세 척의 다른 배 (총 9 척의 배)이 세 번의 서로 다른 시간에 진수)이 가장 효율적인 방법입니다. 목적지.
당신의 적은 폐열입니다.
우주에서는 열을 제거하는 데 사용할 수있는 정확히 한 가지 방법이 있습니다. 바로 열을 방출하는 것입니다. 우주 왕복선과 ISS와 같은 모든 대형 우주선에는 과열을 방지하기 위해 라디에이터가 있어야합니다.
세 대선은 승선 한 인원수에 거의 선형 인 전력 소비량을 가지며, 선상 인원은 선박의 부피에 따라 증가합니다 ($\approx x^3$). 그러나 폐열 복사에 사용할 수있는 표면적은 선박 표면에서만 증가합니다 ($\approx x^2$). 따라서 세대를 확장함에 따라 결국 열 복사를위한 표면적이 부족해질 것입니다.
이제 다음과 같이 말할 수 있습니다. 오, 그럼 저는 우주로 멀리까지 닿는 거대한 라디에이터를 만들었습니다. 이것은 잠시 동안 작동하지만 결국 배의 코어에서 방열기의 끝까지 폐열을 전달하는 데 필요한 문제가 발생합니다. 이 이동 시간이 길수록 냉각 효율이 떨어집니다 (펌핑에 더 많은 에너지가 소비되고 배의 중심부로 내려갈 때 환수 파이프를 환경으로부터 충분히 격리하는 것이 더 어려워집니다).
그러나 여전히 모두가 충분히 복사 표면을 가지고 거대한 배를 구축 할 수 있습니다 및 그 부품의 파괴를 (함대의 중복 장점을 =) 견딜 수 :
우주선은 기본적으로 거대한 우주 정거장으로 설계되었습니다. 일부 표준 커넥터 시스템을 통해 연결된 모듈과 허브로 조립됩니다. 각 모듈은 기본적으로 자체 방열기가 부착 된 긴 튜브이며 각 끝에 하나의 허브에 연결됩니다. 허브는 단일 평면에서 6 개의 모듈과 대각선으로 위쪽으로 3 개의 모듈에 결합되도록 설계되었습니다. 따라서 노드의 절반은 모듈의 2/5가있는 삼각형의 단일 레이어를 형성하고 허브의 다른 절반은 모듈의 다른 2/5와 함께 두 번째 레이어를 형성합니다. 이 두 계층은 허브의 대각선 위쪽 연결을 사용하여 모듈의 마지막 1/5로 연결됩니다. 이것은 두 평면에 평행하지 않은 더 많은 삼각형을 형성하여 배에 측면 강성을 제공합니다.
아시다시피 삼각형 구조는 매우 견고하며 개별 빔에 굽힘 힘을 발생시키지 않습니다. 그렇기 때문에 모든 건설 크레인에서 이러한 삼각형 구조를 볼 수 있습니다.
이중 평면의 가장자리에 모듈을 추가하여이 배를 키울 수 있습니다. 따라서 선박의 유효 표면은 사용 가능한 부피에 따라 선형 적으로 증가합니다. 모듈과 허브 사이의 결합 메커니즘에는 공기 잠금 장치, 모든 파이프의 밸브 및 통과하는 모든 전력선의 전기 스위치가 있습니다. 이를 통해 결함이있는 모듈 / 허브를 필요한 방식으로 선박에서 분리 할 수 있습니다. 그러나 개방 된 연결은 다른 모듈이 교환하기를 원하거나 필요로하는 모든 것을 자유롭게 교환 할 수있게하여 배가 대도시처럼 행동 할 수 있도록합니다.
큰 배 하나.
지금까지 이것에 대한 답변은 질문이 요구하는 것보다 훨씬 더 광범위합니다. 질문이 사람들이 생각하는 것만 큼 광범위하다면 (즉, 어떤 옵션이 더 나은지) 더 많은 정보 없이는 대답 할 수 없습니다.
그러나 이는 매우 구체적이며 연료 효율성과 공간 효율성이라는 두 가지만 다룹니다. 두 가지 옵션이 문제의 세계의 엔지니어링 능력으로 가능하다고 가정하고 중복성 / 안전성 또는 심리적 영향 또는 이러한 유형의 결정을 내릴 때 일반적으로 고려되는 기타 요인에 대해 신경 쓰지 않습니다.
공간 효율성을 위해 필수 시설 (예 : 화장실 / 화장실 / 화장실, 레크리에이션 시설, 의료 시설 등)의 중복과 선박의 외부 / 표면적 대 내부 부피 (스퀘어 큐브 법칙) 및 이것이 미치는 영향을 살펴보십시오. 사용되는 건축 자재의 양에 따라 공간과 사용 가능한 공간을 효율적으로 사용합니다. 이것은 대형 선박이 동일한 수의 사람들을 수용하고 운송하는 데 필요한 공간이 적기 때문에 공간 효율적인 옵션임을 분명히 보여줍니다.
연비에 관해서는, 아직 발견되지 않은 효과가 우주의 더 큰 물체에 이상하지 않다고 가정하면 우주선이 행성에서 이륙하지 않거나 착륙하지 않는 한 더 큰 우주선도 연료 효율이 높아질 것입니다. 주행 속도로 가속하고 끝에서 감속하려면 연료가 필요하며, 다양한 중력 적 당김 속에서 주행 속도를 유지하려면 가끔 소량이 필요합니다. 필요한 연료의 양은 이동해야하는 질량의 양에 따라 달라지며, 우리는 이미 여러 개의 작은 선박보다 하나의 대형 선박을 구성하는 데 필요한 재료 (따라서 질량이 더 적음)가 어떻게 필요한지 논의했습니다. 배는 더 연료 효율적일 것입니다.
그러나 기록을 위해, 그리고 질문의 범위를 완전히 벗어난 나는 엔지니어이며 Murphy의 법칙을 굳게 믿기 때문에 안전 요소 사고는 적어도 3 척의 배를 보내고 적어도 한 척이 성공하기를 바랍니다.
더 큰 우주선은 일반적으로 더 효율적이며 다른 모든 것은 동일하며 규모가 증가함에 따라 효율성이 증가함에 따라 수익이 감소합니다. 그러나 더 큰 우주선은 건설 프로젝트가 더 어렵고, 건설하는 데 더 많은 시간과 자원이 필요하며, 조선소 및 기타 건설 인프라의 효율성이 떨어지고 최신 기술 발전을 활용할 수 없게됩니다. 식민지화 프로그램 수준에서는 개별 선박이 적더라도 호송 또는 일련의 호송이 더 효율적일 수 있습니다.
어쨌든 우주선의 효율성은 기본 설계 기준이 될 수 없습니다. 우주선을 약간 더 효율적으로 만들기 위해 발사와 무언가를하는 것 사이에는 항상 선택권이 있습니다. 항상 우주선을 더 효율적으로 만들기로 선택하면 그 결과는 결코 떠나지 않고 궤도에 앉아 업그레이드되고 영원히 추가되는 세대 우주선이 됩니다. 또는 완료 전에 취소 될 가능성이 더 높습니다.
여분
중복성 일명 숫자의 강도는 외부 스레드에 대해서만 유지합니다. 당신의 배를 찌르는 소행성은 바다로 행진하는 많은 작은 거북이 알들로부터 보호 될 수 있음을 의미합니다. 엔진 설계 결함은 모두 동일한 결함이있는 시스템으로는 보호 할 수 없으며 리소스가 작 으면 그런 방식으로 보호 할 수 없습니다. 좌초 된 전임자는 청소할 수 있으므로 "하늘에 길"을 건설 할 수 있습니다.
모듈 식 설계와 자체 복구 기능으로 선박 내에서도 중복성이 가능합니다. (A-Deepness-in-the-sky 우주의 상인들이 이것을했습니다). 따라서 격벽과 분산 된 지휘 및 통제소.
그러나 세대를 위해 가장 중요한 것은 치명적인 오류가 발생할 경우 자체 복구 및 환경을 다시 부트 스트랩 할 수있는 기능입니다. 모든 사람을 저장고에 보내는 것처럼 원자재를 찾아 생태계를 수리하는 것입니다.
다른 답변이 지적했듯이 하나의 큰 배가 가장 효율적으로 작동합니다. 그래도 방정식의 절반에 불과합니다.
이 거대한 배를 건조해야합니다. 방대한 시설은 방대한 양을 처리 할 수 있어야합니다. 전력을위한 거대한 원자로, 거대한 물 재활용 시스템, 그것을 움직이는 거대한 엔진, 거대한 모든 것.
대형 선박을 만드는 것은 매우 어렵습니다. 부품이 너무 커서 기존 제조 시설에 맞지 않습니다. 더 작은 것을 함께 볼트로 묶을 수는 없습니다. 모든 것이 커질수록 관련된 스트레스도 커짐에 따라 관절이 점점 더 잠재적 인 약점이됩니다.
따라서 거대한 선체 부분을 주조하기 전에 막대한 양의 액체 고온 합금을 생산하여 거대한 주형에 부을 수있는 거대한 금속 가공 시설을 만들어야합니다. 그 돌출부를 포함하기 위해서는 킬로미터 길이의 공장이 필요합니다.
이것은 또한 선박 유지의 어려움을 증가시킵니다. 이제 부품이 너무 커서 처리하려면 특수 대형 기계가 필요합니다.
더 부드럽게 가속하는 선박을 사용하여 더 작은 부품을 함께 연결하여 이러한 문제를 해결할 수 있습니다. 지구상의 선박이 그렇게하고 선체는 섹션으로 만들어집니다. 그러나 여행 시간이 연장되고 더 많은 물품이 필요합니다.
전반적으로 더 작고 대량 생산 된 선박은 전체 수명주기 동안 더 효율적일 수 있습니다.
일반적으로 규모와 함께 발생하는 효율성이 많이 있다고 생각하지만, 규모가 클수록 항상 더 효율적이라는 것이 반드시 사실이라는 주장에 의문을 제기합니다. 규모의 순 효율성은 규모가 커짐에 따라 주어진 엔지니어링 제약에 대해 제한없이 항상 증가하지는 않습니다.
고전적인 예는 표면적 대 부피와의 정사각형 입방체 관계입니다. 한 축의 배율을 조정하면 부피가 표면적보다 빠르게 증가합니다. 이는 예를 들어 선박 내부에 얼마나 많은 물건을 넣을 수 있는지 극대화하려는 경우에 유용하지만 열을 방출하기 위해 표면적에 의존하는 열 분산과 같은 문제에는 문제가 있습니다. 라디에이터 어레이를 사용하여이를 완화하여 표면적을 늘릴 수 있지만, 소산해야하는 총 열량이 선박의 크기에 따라 증가 할 것이라고 생각하면 필요한 총 복사 면적이 다소 빠르게 증가 할 수 있습니다. 라디에이터의 열 방출 및 '비용'문제만을 최적화한다면이 효율성 요소에 대한 최적의 지점이있을 것입니다.
또 다른 예는 발전 및 송전입니다. 대규모 중앙 집중식 발전기는 생산하기에 더 효율적일 수 있지만 이제는 비효율 성과 관련된 더 긴 거리 전송이 필요합니다. 여기에 고려 사항과 최적의 균형이 무한대가 아닐 가능성이있는 또 다른 곳이 있습니다.
또한 시스템을 확장하면 시스템을 더 복잡하게 만드는 경향이 있다는 사실을 정량화하기가 더 어렵습니다. 이는 시스템이 실패 할 가능성이 더 커지고 (안전 여유가 필요한 경우 추가 중복이 필요함) 더 많은 지원 장비가 필요할 수 있음을 의미 할 수 있습니다. 및 지원 직원. 복잡한 시스템을 유지하기 위해 장기간에 걸쳐 대규모 그룹을 관리하면 필요한 장기 사회 공학 측면에서 자체적 인 문제가 발생하기 때문에 더 큰 그룹의 사람들은 완전히 새로운 위험과 도전을 도입합니다. 작은 배는 작은 사회를 의미하며, 큰 사회가 한 배를 공유하고 성공하기 위해 장기간에 걸쳐 대규모로 조정해야하는 것보다 장기적으로 더 안정적 일 수 있습니다.
간단히 말해, 규모의 효율성을 고려하는 것이 중요하지만 규모가 증가함에 따라 발생하는 균형 문제 / 비 효율성을 인식하고 솔루션을 엔지니어링 할 때 이러한 요소를 평가하는 것도 똑같이 중요합니다.
우리는 모르고 질문은 충분한 데이터를 제공하지 않습니다
전통을 깨고, 내가 반대표를 던진 질문에 답할 것입니다.
질문 에 포함하지 않기로 선택한 데이터에 액세스 할 수있는 숙련 된 세대 선박 설계자 외에는 질문에 답할 수 없습니다 .
요점은 엔지니어링 에는 항상 한계 가 있다는 것 입니다. 디자인은 최소 크기와 최대 크기 사이에서 작동합니다. 경계 밖에서는 다른 디자인이 필요합니다. 그리고 질문은 세대 선박을 만드는 방법, 얼마나 큰지 , 디자인 목표가 무엇인지 , 선박이 어떻게 동력을 공급 받는지 등 을 말하지 않습니다 .
훨씬 더 평범한 예를 들어 중국에서 유럽으로 컨테이너화물을 운반하는 것이 큰 배 한 척이나 작은 배를 사용하는 것이 더 효율적인지 자문 해 봅시다.
연비가 최대 인 현대 화물선은 수에즈 운하를 통과한다고 가정 할 때 중국에서 서유럽으로 이동하는 데 약 35 일이 걸립니다. 수에즈 운하에 비해 너무 크면 여행 시간이 약 50 일로 늘어납니다. 러시아 북동 항로를 이용할 수 있다면 여행 시간이 약 25 일로 단축됩니다.
현재 Suezmax 한계는 길이 400m, 빔 50m, 드래프트 20m, 수심 70m입니다. 뭔지 맞춰봐? 현재 가장 큰 컨테이너 선 은 이러한 한계에 맞게 설계되었습니다.
하지만 이집트인들에게 말을 걸어 한계를 높이도록 설득한다면 어떨까요? 음, 곧 또 다른 한계에 도달하게 될 것입니다. 배는 항구에서화물을 싣고 내릴 수 있어야하며, 항구에도 한계가 있습니다.
그러나 앤트워프, 로테르담, 선전 및 상하이의 항만 당국에 항만 제한을 늘리기 위해 필요한 조치를 취하면 어떨까요? 예를 들어 10 일 정도마다 중국에서 배송하는 것을 선호하고 상품이 중국에서 도착할 때까지 최대 70 일을 기다릴 필요가 없습니다.
전반적으로 약 24,000 TEU를 운반 할 수있는 현재의 대형 컨테이너 선은 실제로 가능하고 경제적으로 합리적인 한계에 도달했습니다. 우리 는 50,000TEU를 운반 할 수있는 컨테이너 선을 설계 할 수 있지만 누구에게도 쓸모가 없을 것입니다. 우리 는 50 만 TEU를 운반 할 수있는 컨테이너 선을 설계하는 방법을 모릅니다 .
세 대선으로 되돌아 가기 : 현재의 디자인이 약 10km 길이의 약 2km의 직경을 가진 선박에서 최고 수준이며, 내부 용적은 약 31.5km³라고 가정 해 보겠습니다. 비용이 크게 증가하면 내부 부피가 100km³ 인 선박을 설계하고 건조 할 수 있습니다. 그러나 식민지화 노력에 1,000km³가 필요하다면 어떨까요? 그러한 선박은 설계 한계를 초과하고 여러 선박을 보내는 것이 유일한 옵션입니다.
결론적으로, 우리는 질문이 말하는 것보다 그 배에 대해 더 많이 알지 않는 한 하나의 큰 배가 여러 개의 작은 배보다 다소 효율적이라고 말할 수 없습니다 .
매우 개방적인 질문에 답하는 대신 왜 둘 다 아닌지 묻습니다.
거대한 얼음 블록이나 소행성 또는 혜성을 가져 가십시오. 매스에는 여러 독립된 서식지와 구동 장치가 포함되어 있습니다. 소행성은 방사선 차폐 및 반응 질량 역할을하므로 도착하면 다소 비어있을 것입니다. 이러한 것을 구축하기위한 두 가지 접근 방식이 즉시 떠 오릅니다.
뒤쪽에 로켓 : 맨 아래에 드라이브가 있고 맨 위에 서식지 / 보호 구역이있는 로켓 모양의 선박을 만드십시오. 이것들은 혜성의 뒷면에 붙어 있습니다. 도착하자마자 내부 연료 탱크를 채우고 개별적으로 분리 및 제동하여 나머지 소행성 (재 행성?)을 제동 할 때 반응 질량을 낭비하지 않도록합니다.
드라이브 모듈과 서식지 모듈은 분리되어 있고, 드라이브 모듈은 피부에 앉아 천천히 소행성으로 들어가며, 그쪽으로 서식지는 내부에 더 많지만 가능한 한 많이 분포되어 있습니다.
아이디어는 개별 모듈이 서로를 도울 수 있지만 필요가 발생하면 각 모듈이 충분히 자급 자족 할 수 있다는 것입니다. 그들은 공간이 허용하는 한 서로 멀리 떨어져 있어야하므로 치명적인 사건이 그들 모두에게 영향을 미치지 않을 것입니다. 근접성은 본질적으로 한 모듈에서 다른 모듈로 기차를 탈 수 있다는 것을 의미하므로 반응 질량을 소비해야합니다.
성간 우주선은 한 부분의 페이로드, 천 부분 이상의 반응 질량이 될 것이므로 그 질량을 차폐 및 구조 목적으로 사용하는 것이 좋습니다.
다른 사람들이 지적했듯이 더 큰 것이 더 효율적이지만 많은 선박이 더 중복됩니다.
중복성과 관련하여 몇 가지 중요한 사항 :
복사본뿐만 아니라 중복 디자인을 원합니다. 중복 된 선박 함대를 설계했지만 모든 주요 하수도 밸브에 설계 결함이 있다면 어떨까요?
또한 중복 된 각 선박에 대한 독립적 인 진화의 문제 (이야기를 구동하는 드라마를 만드는 데 사용할 수 있음)도 있습니다. 승무원의 배양과 박테리아와 바이러스 모두. Covid2099 가 한 배에서 천천히 발전하고 있다고 상상해보십시오 . 승무원이 면역력을 개발할만큼 느리지 만 목적지 시스템에 도착하거나 배에서 배로 이동하는 동안 감염이 확산 될 위험이 있습니다. 우리 모두는 그것이 얼마나 문제가 될 수 있는지 알고 있습니다.
Tl; dr : 거대한 선박은 구조적으로 불안정하고 질량비가 더 나쁩니다.
문제의 핵심에는 제곱 큐브 법칙이 있습니다. 지지 구조물의 강도는 크기에 따라 2 차로 만 성장하는 반면 (기본적으로 스트럿과 벽의 단면적에 따라 다름) 작은 모델을 단순히 확장 할 수는 없지만 지원하는 질량은 크기의 큐브와 함께 커집니다. (볼륨에 따라 다름). 다른 배보다 두 배나 큰 배는 질량의 8 배인 ceteris paribus를 갖지만 스트럿의 강도는 더 작은 배의 4 배에 불과합니다. 대형 선박에서는 구조적 안정성을 위해 상대적으로 더 많은 질량이 필요합니다. 어느 시점에서 이것은 외부 쉘 영역이 존재한다면 사용성이 부족하다는 점과 관련하여 대형 선박의 이점을 능가하기 시작할 것입니다 (어쨌든 해당 영역은 보급품을 보유 할 가능성이 높습니다).
이것은 (반) 중력 메커니즘이없고, 피할 수없는 것처럼 보이는 여정의 시작과 끝에서 세 대선이 가속 될 것이라고 가정합니다. 또한 많은 잠재적 드라이브를 넘어 구조적 스트레스를 생성 할 중력을 위해 회전해야 할 수도 있습니다.
하나의 큰 배가 더 효율적입니다.
그 이유는 한 척의 선박이 연료와 승무원, 전력이 적고 조선소 도크 하나만 필요하기 때문입니다.
기본적으로 자원의 집중은 작은 배를 만들고 보내는 것보다 더 효율적입니다.
그러나
큰 배가 작은 배보다 엄청나게 크면 효율성이 떨어집니다.
이것의 예는 죽음의 별입니다. 데스 스타는 너무 비싸고 연료를 많이 소모하기 때문에 데스 스타 1 개보다 슈퍼 스타 구축함 2 척을 보내는 것이 훨씬 효율적입니다. 그 이유는 데스 스타가 슈퍼 스타 구축함보다 훨씬 크기 때문에 전력, 연료, 승무원의 10 배 이상 (그리고 승무원의 생존과 이동에 필요한 모든 것)이 필요하기 때문입니다.
또 다른하지만
몇 척의 작은 함선을 보내면 (주도 함 대신 순양함 5 척과 같이 크기가 몇 척) 더 큰 전술적 이점을 얻을 수 있습니다.
기본적으로 배 한 척은 측면 기동을 할 수없고, 모든 무기가 한 표적을 향하지 않아서 견딜 수있는 화력이별로없고 기동성이 떨어집니다. 그리고 빼 내면 그게 전부입니다. 전투에서졌습니다.