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[Hard SF] Weltraum-Habitate und Nahrungsproduktion

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Feuersänger:

--- Zitat von: Ainor am 22.06.2025 | 00:03 ---Wie gesagt: nur wenn das Geburtsalter nicht mitwächst. Und Léonisation bzw. medizinische Unsterblichkeit ist ja keine echte Unsterblichkeit mit unendlicher Lebenserwartung. Und selbst dann wäre es kein exponentielles Wachstum.
--- Ende Zitat ---

Natürlich wäre es exponentielles Wachstum. Wir hatten IRL bis vor nicht allzu langer Zeit sogar noch superexponentielles Wachstum, das sich inzwischen auf "nur noch" exponentielles Wachstum reduziert hat. Und das obwohl hier noch gestorben wird.


--- Zitat ---Ich glaube Ressourcen werden die Menscheit viel früher in den Weltraum locken als Platz.

--- Ende Zitat ---

Wie gesagt, das ist der Standpunkt von dem ich bei "normaler" Lebenserwartung ausgehe. Bei Unsterblichkeit wäre ich mir nicht mehr so sicher, aber ist jetzt auch nicht mehr wichtig, da ich mittlerweile meine Entscheidung fürs Setting getroffen habe.


--- Zitat ---Beim Weltraum Hab muss man für dieselbe "Nutzfläche" viel mehr Masse in den Weltraum bringen als bei der Besiedelung von Planeten.
--- Ende Zitat ---

Der Großteil dieser Masse muss aber nicht erst in den Weltraum gebracht werden, der ist schon da. Allerdings ist es zugegeben bei Mega-Habitaten immer noch ein riesen Problem, diese Masse zur Baustelle zu schubsen. Gemeinerweise gibt es nirgends im Sonnensystem (außer auf der Erde) alle benötigten Rohstoffe auf einem Haufen - irgendwas muss man immer von weiter weg rankarren. Gerade Substrat / natur-ähnlicher Erdboden ist da ein riesen Problem, weil man für ein großes Habitat so irrwitzig viel davon braucht. Wie gesagt, das war letzten Endes der Grund warum ich Mega-Habs erstmal hintan gestellt habe.


--- Zitat ---Mit oder ohne Space Elevator?

--- Ende Zitat ---

Richtige Space Elevator gibt es nicht, jedenfalls nicht für die Erde. Was ich anbieten kann, sind Rotating Tether, die einem den Aufstieg um ein paar km/s verbilligen, aber selber ihre Tücken haben. Für Mars hingegen könnte es einen stationären Tether geben, der an Phobos oder Deimos aufgehängt ist, das ist schon ein sinnvoller Plan.


--- Zitat ---Wo sich die vertikalen Farmen (bzw. kontrollierte Umgebungen) befinden ist eigentlich egal. Und der  Ertrag wird nicht mehr pro Hektar sondern pro Kubikkilometer berechnet.

--- Ende Zitat ---

Ja, es ist egal wo sie sind, weil man kräftig Energie benötigt, die man nicht von der Sonne kriegen kann, sondern man muss künstlich beleuchten. Außerdem sind die für Vertikalfarming geeigneten Produkte begrenzt - Getreide zB steht nicht mit auf der Liste.
Vertikalfarming habe ich durchaus für die integrierte Nahrungsproduktion in Orbitalstädten vorgesehen (auf einem von vier oder fünf Decks) -- damit kann man schon einiges erzeugen, aber halt wie gesagt nicht alles. Für den Rest gibt es das Rennen zwischen Agri-Ringen und Mars-Gewächshäusern.
Für Mars habe ich das sogar schonmal durchgerechnet: da ist es tatsächlich billiger, einfach mehr Fläche zu überdachen (mit lokal produziertem Stahl und Glas) und konventionell anzubauen, als permanent Fusionsbrennstoff für künstliche Beleuchtung ranzukarren.
Umgekehrt dürfte ein Agri-Ring für Getreideanbau im Saturnsystem ein ziemlicher Luxus sein, da man hier nur eine Ebene hat und diese mangels Sonnenlicht künstlich beleuchten muss -- aber da die Saturnianer ja an der Quelle sitzen, werden sie sich vielleicht einfach gönnen.  8)

Was aber auch noch ganz spannend ist: auf Mars ist tatsächlich der CO2-Partialdruck höher als auf der Erde. Da lag ich also insofern falsch: man muss die Marsluft nicht verdichten, sondern womöglich sogar verdünnen. Keine Ahnung ob normale Pflanzen mit so einer hohen CO2-Konzentration zurechtkämen. (Gengineering wäre freilich eine Option.) So oder so brauchen Pflanzen ja aber auch Sauerstoff zum Atmen, um Gewächshäuser und künstliche Atmosphären kommt man halt doch nicht rum.

Aedin Madasohn:

--- Zitat von: Feuersänger am 22.06.2025 | 01:34 ---Gerade Substrat / natur-ähnlicher Erdboden ist da ein riesen Problem, weil man für ein großes Habitat so irrwitzig viel davon braucht. Wie gesagt, das war letzten Endes der Grund warum ich Mega-Habs erstmal hintan gestellt habe.

So oder so brauchen Pflanzen ja aber auch Sauerstoff zum Atmen, um Gewächshäuser und künstliche Atmosphären kommt man halt doch nicht rum.

--- Ende Zitat ---

aber alles überschaubar

- schau dir an, was Pestizide/Pflanzenschutzmittel an Ressourcen brauchen (inklusive der Arbeitszeit, diese mit dem Traktor - Sprit - zu verteilen) und jetzt hast du eine Spacefarm, wo alles "geschlossen" ist und zur "Neusterilisation" einfach mal alles im schattenlosen Zustand mit UV-Bombardemont DNA-zerlegt wird.

- Bodensubstrat brauchst du nicht, bereits jetzt gibt es Pflanzgitter, in den der Setzling ganz ohne Erde seinen Wurzelballen in eine wässrige Nährstofflösung (Salze und Stickstoffquelle etwa) wachsen lässt. In einem geschlossenen Space-Gewächshaus bleibt auch der Wasserumlauf erhalten  ;)

- Umsetzungsmasse an Salzen und Kohelstoffquelle, ganz locker gesagt, wenn 100.000 Tonnen Mampf zum Wohnhabitat geschippert werden, schippert dann der Space-Frachter leer zurück? oder karrt er dann die "Gülle" zurück? Atemluft-Abgeschiedenes CO2 lässt sich ab rund 80 bar verflüssigen (kennt einige von der Bier-Zapfanlage) und schupps hat man was fürs Spiel (Sabotage an einem 80 bar Kessel, der dann brutale Verdampfungsexpansion samt Abkühlung - denkt an die CO2 Feuerlöscher - als Folgeschaden generiert, dass könnte schon spielbare Investigatoren/Havariespezialisten auf den Plan rufen, so als Einstieg ins Abenteuer, warum ein Frachter geentert werden muss) als auch was für die Space-Farmen. Wenn flüssig CO2 (Kompressorenenergie wieder aus unermüdlichen Solarpanellen) in der Farm ankommt, dann würde damit ja auch schon massiv gekühlt werden können. Geschlossene System halt, in denen Kreislaufwirtschaftlich gerechnet wird.

- Pflanzen verbrauchen wenig Wasser in Photosyntese und setzen deutlich mehr Wasser für Verdunstungs-Pumpen um - auch/gerade, um sich zu kühlen. In einem Makro wie der Erde weht das Verdunstungswasser in der Luft (Luftfeuchtetransit) wild hin und her (Tau und Regen bringen es im Makro zurück, aber nicht unbedingt an deiner Pflanze) - und dieser Kühlung-duch-Verdunstung Prozess ließe sich in der Space-Farm-Klimaanlage als Tauumschlag zurück einspeisen. Solarpanells bei einer 24/7 Dauerbelichtungsfarm würden ja auch 24/7 den nötigen Anlagen-Strom liefern und im Space sollte dafür genügend Platz vorhanden sein.

- wieviel Sauerstoff Planzen (selbst) wieder verbrauchen, hängt auch von dem Photosynteheszyklus ab, auf dem sie laufen. Gibt zwei Hauptsyteme mit unterschiedlichen Effizienzen, da einmal giftige Nebenprodukte anfallen, deren Spaltung nochmals wieder Energie (und damit Sauerstoff-Oxidation) verbrauchen. Die klassische nächtliche CO2 Emission der Zimmerpflanzen, wenn ihre Photosynthese ruht, sie aber Schlacken abbauen müssen. Genschere CrisperCas9-Excellsior und schupps werden solche Ineffizenzien glattgebogen. Crisper hilft auch bei dem Pflanzen-Design zur Gewinnung von Brotgetreidekörner mit Wurzelballen in Wasser Anpflanzung. Alleine die Frage nach der Mehrjährigkeit bei der Korn-Mutterpflanze ließe sich Aufwand ohne Ende einsparen. Quasi Weizenbüsche, wo die Ähren von den Zweigen geschnitten werden und der Busch jahrzehntelang Ähre und Ähre austreibt. Halt Überwindung der kurzumlaufadaptiven mesopotamischen Trockensommer-Konditionierung einjähriger Gräser  ;)
(das könnte übrigens die Ernährungsprobleme der Menschheit auf der Erde lösen, aber wer will den so was satanische wie CrisperCAS entfesseln? das überlassen die satten Gutmenschen dann lieber den "skrupellosen" Chinesen, welche sich damit ihre Vorherrschaft im globalen Süden ausbauen können - also, die common-Sprache in einem Zukunfstsetting sollte daher schon chinesisch sein)   

- Wasserverlust durch Nahrungsproduktion als Export von Wasser in den Früchten. Wird viel drüber geredet, Funfact: Getreide wird "natürlich" bis rund 16% Restfeuchte getrocknet, um besser lagerbar zu sein. Zum Mahlen wird es benetzt, damit es mahlbar wird und nicht zu fein zerknirscht wird (Pulverstaubexplesion ist da auch noch ein Therma - in Bremen ist da schon ein ganzes Mahlwerk abgedeckt worden). Per Vakuumdestillation (Gefriertrocknung bei empfindlichen Sachen) lassen sich Restfeuchten von 5% erreichen. Macht bei 100.000 Tonnen Getreide 16.000 Tonnen Wasser, welche ich um 11.000 Tonnen bereinigen kann. Außerdem ist das Getreide (Kohlenhydrate, pflanzliche Fette und Eiweiße) jetzt Ultralanghaltbar, weil da echt nichts mehr drin wächst. Da liegen vielleicht noch ein paar Sporen in Stasis vor, aber Pilz-Verderbnis oder Insektenfraß ist nicht mehr möglich. Rieselfähige Tomaten gibt es auch, sprich so viel "frisches" Wasser muss die Spacefarm gar nicht einführen und mit der Gülle-Rücknahme kommt ja auch schon was zurück.

und für den unseriösen Teil am Brainstorming
(Klicke zum Anzeigen/Verstecken)die Venus-24/7 Höchtslast UV Bestrahlungs Spacefarmen klingen aber nach dem Optimierungstraum einer Kifferkommune mit Selbstanbauplänen  ;D
Delta9-THC satt, da bleibt kein Auge mehr trocken.
Hochpotentes Gras als Venus-Spice
dann geht es im Setting nicht um Ice-Pirates sondern um Spice-Pirates.
Yeah  ~;D
Piraten machen eh jedes Setting besser, nett?  >;D
tja, was für Blüten so ein Brainstorming treiben kann  ;D

Ainor:

--- Zitat von: Feuersänger am 22.06.2025 | 01:34 ---Natürlich wäre es exponentielles Wachstum. Wir hatten IRL bis vor nicht allzu langer Zeit sogar noch superexponentielles Wachstum, das sich inzwischen auf "nur noch" exponentielles Wachstum reduziert hat. Und das obwohl hier noch gestorben wird.

--- Ende Zitat ---

Definitiv nicht. Normales Bevölkerungswachstum ist exponentiell. Mit 4 Kindern pro Frau verdopplet sich die Bevölkerung beispielsweise in jeder Generation. Für Superexponentielles Wachstum müsst die Generationenfolge dauerhaft kürzer werden, was biologisch nicht möglich ist.

Wenn jetzt plötzlich Unsterblichkeit vom Himmel fällt und grob 4 Milliarden unter 30 ewig leben und sie z.B. in 100 Jahren 2 Kinder pro Frau bekommen, und sich dass in alle Ewigkeit fortsetzt, dann ist die Wachstumsrate 4 Milliarden in 100 Jahren. Das ist aber linear und nicht exponentiell.


--- Zitat von: Feuersänger am 22.06.2025 | 01:34 ---Wie gesagt, das ist der Standpunkt von dem ich bei "normaler" Lebenserwartung ausgehe. Bei Unsterblichkeit wäre ich mir nicht mehr so sicher, aber ist jetzt auch nicht mehr wichtig, da ich mittlerweile meine Entscheidung fürs Setting getroffen habe.

--- Ende Zitat ---

Nimm die Zahlen oben. Es dauert 1000 Jahre un die 40 Milliarden zu erreichen. Bevor der Platz wirklich ausgeht wäre man technologisch so weit von heute entfernt dass es unmöglich ist zu sagen was dann passiert.


--- Zitat von: Feuersänger am 22.06.2025 | 01:34 ---Der Großteil dieser Masse muss aber nicht erst in den Weltraum gebracht werden, der ist schon da. Allerdings ist es zugegeben bei Mega-Habitaten immer noch ein riesen Problem, diese Masse zur Baustelle zu schubsen.

--- Ende Zitat ---

Was meinst du mit "schon da"? Dass man kleinere Asteroiden auseinandernimmt? Da sehe ich nicht den Vorteil gegenüber bauen auf grösseren Asteroiden, bis auf die Lage.


--- Zitat von: Feuersänger am 22.06.2025 | 01:34 ---Ja, es ist egal wo sie sind, weil man kräftig Energie benötigt, die man nicht von der Sonne kriegen kann, sondern man muss künstlich beleuchten. Außerdem sind die für Vertikalfarming geeigneten Produkte begrenzt - Getreide zB steht nicht mit auf der Liste.

--- Ende Zitat ---

Klingt nach einem lösbaren Problem. Und ich vermute dass die Kosten für ein riesiges zweidimensionales Hab die Kosten für Beleuchtung des viel volumeneffektiveren "vertikalen" Habs  locker in den Schatten stellen.


--- Zitat von: Feuersänger am 22.06.2025 | 01:34 ---Für Mars habe ich das sogar schonmal durchgerechnet: da ist es tatsächlich billiger, einfach mehr Fläche zu überdachen (mit lokal produziertem Stahl und Glas) und konventionell anzubauen, als permanent Fusionsbrennstoff für künstliche Beleuchtung ranzukarren.

--- Ende Zitat ---

Tjo, solange Platz und Baustoff quasi gratis ist sollte das hinkommen. Auf der Erde reden wir ja auch vor allem über Vertikalfarmen weil uns der horizontale Platz ausgeht.


--- Zitat von: Feuersänger am 22.06.2025 | 01:34 ---Umgekehrt dürfte ein Agri-Ring für Getreideanbau im Saturnsystem ein ziemlicher Luxus sein, da man hier nur eine Ebene hat und diese mangels Sonnenlicht künstlich beleuchten muss -- aber da die Saturnianer ja an der Quelle sitzen, werden sie sich vielleicht einfach gönnen.  8)

--- Ende Zitat ---

Irgendwie bezweifle ich dass Beleuchten so viel teurer ist als Transport.


--- Zitat von: Feuersänger am 22.06.2025 | 01:34 ---Was aber auch noch ganz spannend ist: auf Mars ist tatsächlich der CO2-Partialdruck höher als auf der Erde. Da lag ich also insofern falsch: man muss die Marsluft nicht verdichten, sondern womöglich sogar verdünnen. Keine Ahnung ob normale Pflanzen mit so einer hohen CO2-Konzentration zurechtkämen.

--- Ende Zitat ---

Lustigerweise habe ich kürzlich den Vorschlag gehört Vertikalfarmen mit abgeschiedenem CO2 anzureichern. Würde funktionieren, aber das Limit ist wohl grob das fünffache der Konzentration in der Erdatmosphäre.

Feuersänger:
@Aedin:
Wow, das klingt alles sehr detailliert und fundiert. Bist du da irgendwie vom Fach? ^^
Jedenfalls vielen Dank für den Input, da kann ich einiges von gebrauchen.

Generell habe ich bei Orbitalhabitaten unterschiedliche Größenordnungen im Sinn:

Wie gesagt, die "kleinen" hätten so ca 1,8km Durchmesser (diese Zahl ergibt sich aus: 1 Umdrehung pro Minute bei 1G künstlicher Schwerkraft -- ist also nur eine Konvention, man kann auch größer oder kleiner bauen, schneller oder langsamer drehen, sich mit 0,5G zufrieden geben...)

Postulieren wir zB so einen Ring mit 300m Breite, wären das ebenerdig ca 170ha. Ich hab jetzt keine Ahnung, wie dick das Substrag sein sollte _wenn_ man solches verwendet - 30cm? 50cm? Bei 30cm wären es 500.000m³. Nehmen wir 1,5g/cm³ Dichte an, wären das also 750.000 Tonnen. Also grob 1000-1500 Schiffsladungen -- nicht ganz von heute auf morgen zu erledigen, aber innerhalb weniger Jahre machbar.

Klar, wenn es nur um die reine Produktion geht, kann man darauf auch verzichten wie du sagst. Aber zB für die Freilichtebene (also das innerste Deck des Rings) einer orbitalen Stadt _will_ ich da gar nicht drauf verzichten; ich will damit eine schöne natürliche Umgebung für die Bewohner bieten, damit die nicht bei permanentem Neonlicht in trostlosen Plastikkästen den Weltraumkoller kriegen.

Wie gesagt, das ist alles ambitioniert aber handhabbar.

Bisher gescheitert jedoch bin ich beim Entwurf der Mega-Habs nach Art eines Bishop Rings, und das obwohl ich da bei den Dimensionen noch viel konservativer bin als beim Bishop-Entwurf. Der Sinn ist hier ja quasi, eine künstliche Welt zu erschaffen, die den Bewohnern ein ähnliches Lebensgefühl vermittelt wie die gute alte Erde.
Bereits mit zarten 160km Radius und 100km Breite kommen wir da auf 100.000km², das ist etwa die Größe von Südkorea oder Bulgarien. Selbst wenn wir hier tricksen und nur zB 50% der Fläche mit Erde bedecken wollen, sind wir hier ruck-zuck bei 75 Gigatonnen. Das wären also einige Millionen Frachterflüge. (Herzustellen wäre dieses Substrat zB aus Regolith oder Gesteinsasteroiden). Ich habe da schon alle möglichen Ideen gewälzt, bis hin zu "den Asteroiden zur Baustelle schleppen" und "das Material mit Mass Driver direkt vom Steinbruch in den Ring schießen". Ist aber alles schwierig: selbst wenn man es schafft, 10 Tonnen Material pro Sekunde einzubringen (24/7/365), wäre man ca 240 Jahre beschäftigt. Und da ist dann noch kein Wasser dabei.

Bei aller Liebe zum langfristigen Denken ist das schon ein Stretch -- will ich Wohnraum für 100 Millionen Menschen bauen, wenn ich gar nicht weiß ob es in 300 Jahren den Bedarf dafür gibt?

Die ganze Ambition ist zugegeben eine Nachwehe meines früheren Setting-Entwurfs mit FTL und außerirdischen Freiluftwelten. Ich hatte gehofft, mit solchen Habitaten wenigstens exotische Welten anbieten zu können, auf denen der Himmel violett ist und sich morgens ein Gasriese über den Horizont schiebt. Aber selbst wenn ich sage okay, das machen wir -- dann kann es diese Welten ja erst ab etwa 2500AD geben, und das finde ich dann schon wieder sehr far out.
Also wenn ihr da Ideen habt wie man da die Bauzeit deutlich verkürzen könnte, immer her damit. ^^

Galatea:

Der Orbit der Marsmonde ist meines Wissens allerdings nicht wirklich stabil (die werden früher oder später auf den Planeten fallen), das könnte auf Dauer Schwierigkeiten machen.
Keine Ahnung um wieviele Millimeter pro Jahr die genau sinken und ob das ein wirklich ein relevantes Problem ist (oder ob sich das vielleicht sogar zur Energiegewinnung ausnutzen lässt).

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