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オリジナルのSF小説を書いてwebで発表しようと考えているのですが、その作中にでてくる巨大構造物について質問があります。
作家ラリー・ニーヴンの作品「リングワールド」に出てくる巨大構造物「リングワールド」の極小ミニチュア版を自分の作品に出そうと考えています。
それは、地球の衛星の月(直径3,476km)をめぐる軌道上に、直径6,020.6kmで幅40kmの巨大リング状構造物が、まるで土星の輪のように存在しており、
そのリング自体は58分2秒で1回転することにより、リングの内側に遠心力で地球と同じ1Gの擬似重力を生み出して、その内側に人類が居住しているという設定になっています。
(つまり、リング内側で住んでいる人間が空を見上げると、常に巨大な月が存在しているという景色になります)
リングの「地面」の厚さは2kmになっていて、宇宙に飛び交う放射線を防ぐ役目になっています。
また、リングの内側の両端は空気が逃げないように2kmの人工山脈がそびえています。

もしかしたら、極小リングワールドというよりも超巨大トーラスコロニーと言ったほうが近いかもしれませんが・・・

が、この設定だと、月や地球から受ける重力の影響で力学的に不安定になり、
リングの姿勢や位置が変わってしまったり、リング自体が構造を保てなくなり崩壊してしまうのではないか?という疑問がわいてきました。
一応、作品の世界設定は、西暦3997年(40世紀末)の超未来で、リングの基礎になっている素材は
未来の超素材という設定にしてあります。(最初、カーボンナノチューブとチタン合金にしていたのですが、40世紀になってもその素材じゃあ・・・ってことで辞めました)
もしもこの質問を見ている、SFと物理学が得意な方がいらっしゃるのなら
「いや、この設定じゃ駄目だよ。例え未来の超物質でもこれだと地球や月の重力の影響で力学的に不安定になって~(略」と、このSFガジェット・設定についてできるだけ詳細なダメだしをお願いします。

例えば、重力の何がどうなって姿勢が悪くなるだとか
重力の何がどう作用して崩壊してしまうだとか・・・

一応、作中ではこのリング自体は安定して月の周囲をめぐって回転しているということになっているので、
物理的におかしい点などをどんどん挙げていってもらえれば嬉しいです

ちなみに、このリングと月(月面)は物理的につながっていません。
アンカーやタワーやエレベーター等は存在しておらず、完全に分離していてあくまで重力的にしか
ひっついていません。

(40世紀の超未来なのに重力制御技術が確立してないのかよ、というツッコミは無しでお願いします)

最初から最後まで稚拙な文章で本当に申し訳ありません。

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A 回答 (3件)

 SF作家ラリー・ニーヴンの「リングワールド」ですが、どの天体の周囲に建設するのも不可能であるのが証明されているようです。



 理由ですが、リングワールドの中心に天体が存在しないのであれば、リングワールドは大きさの問題はありますが、理論的には建設可能です。それに対して、中心に天体が存在すると、天体の重力でリングワールドが歪み、最終的には破壊して天体に衝突する問題が解決出来ないのです。

 そもそも、天体の周囲にリングワールドを建設しようとすると、楕円軌道上では角速度が変化するので繋ぎ合わせるのが不可能という問題も出て来ます。(伸び縮みする特殊な材質で出来ていなければならない。)

 また、リングワールドが天文学的な大きさになると、その重力でリングワールド自体が歪み、最終的には崩壊する問題が出て来ます。巨大なリングワールドは重力的に不安定な構造体なのです。(地球のような球体が理想形。)

 SFとしては面白いアイディアですが、実現不可能なものであるのは広く知られているようです。

 リングワールド:http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%AA%E3%83%B3% …(%E6%9E%B6%E7%A9%BA%E3%81%AE%E5%A4%A9%E4%BD%93)
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
中心に天体があると建造・維持が不可能になるのですか・・・
建造できても崩壊して中心の天体に墜落してしまうと。うーん・・・

この設定のリングワールドはかなり無理があったんですね。
ご指摘、本当にありがとうございました。
とても参考になりました。

お礼日時:2012/08/25 13:35

リングワールドが安定でない(太陽とリングワールドのみしか存在しない場合で。

)ことは、すでにツッコミが入っていて
ツッコミを逆手にとって「リングワールドふたたび」を書いています。(姿勢制御ロケットをくっつけて切り抜けます。)

あと、別の問題点。
>リングの内側の両端は空気が逃げないように2kmの人工山脈
2km? 富士山は、その2倍の高さがありますが、まだまだ人間が呼吸できるだけの空気があります。
壁の高さがまるで足りません。
ひょっとして、リングワールドを縮小するときに、壁の高さまで縮小してしまったのでは?
壁の高さは、オリジナルのリングワールドどおりの高さ(1600km)がないとダメです。
うん?月(直径3500km)の軌道上に、直径6000kmのリングワールドであるなら、壁高1250kmの時点で月面にぶつかります。
壁高1600kmを多少削っても大丈夫かもしれません。でも、ほとんど月面にぶつかるくらいまで(たとえば壁高1000km)
は必要なんでは?
幅40kmの地面に高1000kmの壁。えらく不経済な構造物なので、幅は1000kmくらいほしいところでしょう。
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
なるほど・・・人工山脈の高度2kmではまったく足りていなかったのですか・・・
遠心力による擬似重力である程度空気を押さえつけられていると思ったのですが、まだまだその点に関しては深く考えが必要だったのですね。
ご指摘本当にありがとうございました。

お礼日時:2012/08/25 13:22

「月や地球から受ける重力の影響で力学的に不安定になり、リングの姿勢や位置が変わってしまったり、リング自体が構造を保てなくなり崩壊してしまうのではないか?」



この疑問は至当でしょう。しかしそれ以前に、「月や地球から受ける重力」とかの外乱など全く無くても、わずかな偏心がさらに偏心を生み、やがてはリングは月と接触してしまうのではないでしょうか。
つまり、月が回転中心に位置するときが一番ポテンシャル的に安定だというようにはなっていない、本質的に不安定なのだと思います。

ラリー・ニーブンは当初はこの問題を無視していた(気がつかなかった?)ようですが、途中で意識しだしたというようなことをどこかで書いていました。
そこで、途中でその対策の仕掛けをちらりと書くことになったはずです。
リングワールドにはどこかしらに巨大なロケットエンジンが設置されていて、軌道位置を維持する(偏心を無くす)ような制御機構でときどき動かされていたのでは無かったのかしら。おぼろげな記憶だし、第何巻に出てくるのかも判りませんが。
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
やはりどう考えても、リングワールドの構造では不安定になってしまうんですね。
未来の超素材云々では解決できない問題が存在していたワケですか・・・
ご指摘ありがとうございました。参考になりました。

お礼日時:2012/08/25 13:31

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