Dyson Tree Variant: Wagon Wheel

수레바퀴 나무

전통적인 다이슨 트리들 (오르우드들)는 혜성이나 소행성 주위에 균일하게 자라나 거대하고 대략 구형의 무중력 숲을 형성하지만, "거대한 우주 나무"에 거주하는 데 관심 있는 모든 존재가 무중력에도 관심이 있는 것은 아니다. "수레바퀴 나무"는 그 해답 중 하나로, 스탠포드 토러스의 형상으로 설계된 다이슨 트리이다.

수레바퀴 나무는 다이슨 트리 게놈을 비교적 간단하게 변형한 것으로, 적어도 지구 식물을 우주 적응 유기체로 바꾸고 한 세기 내에 수십억, 심지어 수조 톤의 소행성 물질을 나무로 전환할 수 있게 하는 데 필요한 대규모 변형에 비하면 그렇다. 주요 변화는 다이슨 트리를 유전적으로 또는 원예학적으로 바퀴 형태로 성형하는 것으로, "림" 원환체가 여러 개의 스포크(설계자의 선호와 나무 재료의 한계에 따라 3개에서 수십 개까지)에 의해 지지된다. 일부 수레바퀴 나무는 나무를 원하는 회전으로 가속하기 위해 유전적으로 (또는 바이오나노로) 제작된 화학 로켓을 포함하는 반면, 다른 나무들은 단순히 전환 토치(모든 다이슨 트리에도 명백히 유용함)와 같은 장비를 나무에 접목한다.

결과 나무의 규모는 설계자가 활용할 의향이 있는 재료와 기술에 따라 달라지며, 이러한 결정은 종종 미학에 의해 안내된다.

주로 셀룰로오스 기반 구조를 가진 비교적 "자연적인" 나무에 관심이 있는 이들은 기껏해야 약 30,000psi (207MPa) 항복 강도의 재료를 다루고 있다. 그리고 그 최선을 달성하려면 나무 결의 이상적인 정렬을 보장하고 매듭 및 기타 결함을 최소화하기 위해 나무 게놈을 수정해야 한다.

이러한 강도 수준은 기존 서식지 재료에 비해 상당히 낮지만, 더 전통적인 우주 서식지와 달리 다이슨 트리들은 대형 가압 공간을 거의 갖지 않는다. 터널과 방은 수 킬로미터가 아닌 수 미터에서 수십 미터 직경이지만, 벽은 수 미터 두께(또는 훨씬 더)이다. 이는 대기압이 나무에 가해지는 가장 큰 하중이 아님을 의미한다. 예를 들어, 1미터 벽 두께의 100미터 직경 원통형 통로는 1기압 내부 압력으로 인해 약 11MPa의 후프 응력만 받는다.

대신, 무게가 가장 큰 부담이다. 셀룰로오스로 된 회전하는 스포크는 끝단에서 1G로 약 30,000미터 반지름에서 207MPa 한계에 도달한다. 테이퍼된 스포크는 테이퍼 비율에 따라 훨씬 더 길어질 수 있지만, 림(스포크 주위의 원주 윤곽을 그리는 연속 고리)을 추가하면 림의 자중을 견디기 위해 스포크를 단축해야 한다. 유기적으로 성장한 셀룰로오스 구조의 가변성과 림의 하중 때문에, 실용적인 1G "수레바퀴" 나무는 일반적으로 5,000미터 반지름 이하로 제한된다.

5000미터 반지름은 또한 가압된 공간이 작게 유지되고, 핵심 소행성 또는 혜성이 작고 저압의 허브로 축소된다고 가정한다. 이 경우 "작은" 가압 공간은 구조의 무게가 부과한 응력의 10% 미만으로 응력 수준을 유지하는 공간으로, 이는 부분적으로 섬유 구조의 이방성 강도 분포가 부과한 한계이다. 1미터 벽 두께, 셀룰로오스 재료, 1기압 내부 압력의 경우, 이는 원통을 약 180미터 반지름, 또는 구형 방의 경우 360미터 반지름으로 제한한다. 압력 감소는 최대 반지름을 선형적으로 증가시킨다. 설계자가 화재 안전 대기(완전히 산소는 아님)를 고수한다고 가정하면, 환경을 상대적으로 성운체(Neb) 친화적으로 유지하면서 반지름을 추가로 두 배로 늘릴 수 있다.

그러나 결과는 여전히 모도소폰트 기준에 비해 상당히 큰 서식지이다.

재료 강도를 넘어, 일반 다이슨 트리들에는 없는 수레바퀴 나무가 직면하는 다른 문제들이 있다. 지구에서 온 행성 기반 나무들은 100미터 이상 높이일 때 뿌리에서 수관까지 물을 끌어올리는 데 어려움을 겪는다. 수레바퀴 나무는 일반적으로 무중력 허브(씨앗 혜성 또는 소행성의 잔해)에 거대한 물과 영양분 저장소를 유지하며, 허브에서 수 킬로미터 길이의 스포크 아래로 방출되는 물과 영양분을 적절히 재순환하고 재활용하지 못하는 문제에 쉽게 직면할 수 있다. 따라서 다양한 수단(공생 바이오나노, 대형 공생체, 연동 세관, 기계 펌프 등)에 의한 능동적 펌핑이 필요하다. 그렇지 않으면 낭비적인 증산을 사용하여 폐수와 가스를 우주로 방출한다.

허브는 언급할 가치가 있는데, 전형적인 수레바퀴 나무 씨앗 몸체는 얼음, 탄소질 물질 및 기타 재료로 이루어진 파괴되고 깨지기 쉬운 잔해 더미이기 때문이다. 회전이 적용될 때, 허브의 낮은 구심력조차도 씨앗 몸체에 허용할 수 없는 하중을 가할 수 있다. 당연히 씨앗 몸체는 뿌리로 잘 얽혀 함께 유지된다. 또한 일반적으로 성장하는 나무에 의해 가열되기 때문에, 종종 물, 분리된 영양분, 그리고 가공을 기다리는 광물의 작은 방으로 둘러싸여 있다.

대체 재료

그러나 테라젠 생명공학은 셀룰로오스보다 훨씬 강한 재료를 생산할 수 있으며, 식물 구조를 폴리머와 심지어 나노튜브로 얽어 인장 강도를 극적으로 증가시킨다. 지구 유래 유전공학의 한계 내에서, 자가 성장하고 자가 유지하는 식물의 인장 강도를 셀룰로오스의 5배까지 증가시키는 것은 불합리하지 않다 유기적으로 성장한 조작된 나무의 불규칙성을 고려할 때. 수레바퀴 나무의 가능한 직경은 강도에 따라 선형적으로 증가한다 가압된 공간이 작게 유지된다고 가정할 때.

림 중력 감소는 수레바퀴 나무가 동일한 재료의 1G 나무보다 선형적으로 훨씬 더 크게 할 수 있게 한다. 예를 들어, 0.5G 수레바퀴 나무는 동일한 재료의 1G 나무의 두 배 직경을 가질 수 있다.

유기적으로 성장한 셀룰로오스 구조(일반 또는 강화)의 진정성에 덜 관심이 있는 그룹의 경우, 바이오나노, 나노, 그리고 단순히 무기 솔루션이 일부에서 수레바퀴 나무로 간주하는 "자가 성장하는 태양열 구동 소행성 채굴 프랙탈 구조"를 생산하기 위해 존재한다. 나무 유래 구조의 부담에서 벗어나면, 기가파스칼 단위의 구조 강도가 상당히 가능하다. 따라서 림에서 1G를 나타내는 탄소 나노튜브 수레바퀴 나무의 경우 5,000킬로미터 직경을 초과하는 치수를 달성할 수 있다 - 테이퍼링이나 재료 기술을 크게 밀어붙이지 않고도.

변형들

아스터리스크 트리들

"아스터리스크 트리"는 니븐 구름(Niven Cloud)들을 위해 처음 개발되었으며, 여기서 서로 다른 궤도 반경의 차등 바람이 가장자리가 없는 스포크형 나무를 풍차나 물레방아처럼 회전시킬 수 있다. 독립적으로 회전하는 아스터리스크 트리들은 대형 프리스피어들 내부에서도 발견된다. 아스터리스크 트리들은 자유낙하 대기 환경에서 자라므로 설계하기가 더 쉽다.

우주 기반 아스터리스크 트리들도 알려져 있으며, 가장자리가 부과하는 응력을 줄이기 위해 마차 바퀴 나무(Wagon Wheel Tree)들의 가장자리를 제거한 전통적인 다이슨 트리들의 변형이다. 가늘어짐 없이 아스터리스크 트리들은 마차 바퀴 나무들보다 직경이 약 두 배 더 넓을 수 있다.

가시관(Crown of Thorns)

아스터리스크 트리의 반대편에는 가시관이 있으며, 이는 소픽 연맹(Sophic League)에서 종종 완전히 다르게 명명되는 마차 바퀴 나무의 한 유형이다. 스포크를 선호하여 가장자리를 제거하는 대신, 가시관은 더 거대한 가장자리를 선호하여 스포크를 제거하며, 이름에서 암시하듯이 광합성과 열 제거를 위한 수많은 작은 가지들을 뻗어낸다.