Befestigte Städte sind zu einem Science-Fiction-Klischee geworden (Peter Jackson hat sie sogar auf Räder gestellt). Sie sind autarke Lebensräume, Megastrukturen, die alle wesentlichen Infrastrukturen beinhalten: Sie erzeugen Nahrung und Energie, bewirtschaften Abfall und Wasser.
Wir haben über das Konzept der Arkologie gesprochen (ein Kunstwort, das Architektur und Ökologie kombiniert). in diesem Beitrag. Es wurde 1969 vom Architekten geprägt Paolo soleri, der auch in Arcosanti, einer experimentellen Stadt in Amerika, arbeitete, um seine Konzepte zu demonstrieren.
Was war die Vision von Soleri und Arcosanti? Eine Welt „organischer“ Megastrukturen, in der Menschen in Harmonie leben und arbeiten können.
Die Populärkultur wurde dann in zwei Stränge unterteilt: der mit dem Namen „Solarpunk“, das den ganzheitlichsten und ökologischsten Teil der Arkologie erbt, und die „dystopischste/Sci-Fi“-Version was stattdessen die technologischen Komponenten verbessert (und die Grundidee etwas verzerrt).
Science-Fiction wird dann zur inspirierenden Realität. Nehmen Die Linie, zum Beispiel: eine riesige intelligente Stadt, die neun Millionen Menschen in einem einzigen Gebäude mit einer Höhe von 500 Metern (1650 Fuß), einer Breite von 200 Metern (660 Fuß) und satten 170 Kilometern (105 Meilen) beherbergen könnte. Die Linie würde mit Solarenergie und Windturbinen betrieben werden, aber den ersten Plänen zufolge wäre sie nicht völlig autark: Die Bewohner würden weiterhin Lebensmittel und andere Hilfsgüter aus externen Quellen benötigen.
Megastrukturen, einige Arkologien sind schon da
Antarktische Forschungsbasen sind relativ autarke Gemeinschaften, sie müssen ihren Standort erhalten. Der Bahnhof McMurdo, beispielsweise beherbergt es rund 3.000 Forscher und Hilfskräfte. Jedes Jahr muss es jedoch mit Lebensmitteln und Treibstoff versorgt werden, die dann selbst verwaltet werden.
Andere Megastrukturen, die so autonom und autark wie möglich gestaltet sind? Flugzeugträger, Atom-U-Boote und Ölplattformen. Sie haben alles, was sie zum Leben und Arbeiten brauchen, aber nur für kurze Zeit: Ein Flugzeugträger muss alle paar Wochen betankt werden, ein Atom-U-Boot kann bis zu vier Monate durchhalten.
Aber könnten wir wirklich eine Arkologie bauen und darin leben? Die Größe einer solchen Struktur würde massive Fundamente erfordern, um ihr Gewicht zu tragen. Dies scheint jedoch kein Problem zu sein. Im Rahmen des Zumutbaren kann fast alles gebaut werden. Nur der Bau des Fundaments kostet mehr.
Dem Wind standhalten
Die größte Herausforderung durch die Höhe eines Gebäudes ist die Windbelastung. Kolossale Türme wie die Burj Khalifa von Dubai dürften bei starkem Wind schwanken. Es ist keine Kleinigkeit: 1940 wurde die Tacoma-Narrows-Brücke von Washington stürzte aufgrund starker Winde ein, die Schwingungen mit immer höherer Frequenz (schnelle Bewegungen) auf der Brücke verursachten, so dass sie beschädigt wurde.
Die Auswirkungen von Wirbeln können abgemildert werden, indem Megastrukturen entworfen werden, um die Auswirkungen des Windes zu reduzieren, und indem a abgestimmter Massendämpfer (ein Gerät zur Reduzierung von Vibrationen).
„Eine Möglichkeit, Wirbel zu mildern, besteht darin, die Form des Gebäudes beim Aufsteigen zu ändern“, sagt er Adrian Smith, Architekt vieler großer Wolkenkratzer und des Burj Khalifa selbst.
Wenn Sie die Form des Gebäudes nicht ändern, hat der Wirbel die Möglichkeit, sich selbst aufzubauen und Bewegungswellen zu erzeugen. Diese synchronisieren sich mit der Struktur des Gebäudes und führen zu einem fortschreitenden Einsturz.
Anstatt eine Arkologie als vertikale Struktur zu konstruieren, ist es daher einfacher, „gestufte“ Megastrukturen wie die antiken mesoamerikanischen Pyramiden anzunehmen.
Energie erzeugen
Eine weitere zentrale Herausforderung ist die Energieerzeugung. Technologien für erneuerbar (wie Sonnenkollektoren und Windkraftanlagen) weit verbreitet sein könnten, aber es ist unwahrscheinlich, dass sie allein in der Lage sein werden, diesen Megastrukturen vollständige Autonomie zu verleihen.
Offensichtlich wären für Zeiten der Knappheit Energieerzeugungs- und -speichersysteme erforderlich.
Eine Hypothese wird von gegeben SMR, kleine modulare Kernreaktoren, die gegenüber großen Reaktoren einige Vorteile hinsichtlich Sicherheit und Abfallerzeugung haben. Wie bei allen Kernspaltungsreaktoren ist die Behandlung und Lagerung von Atommüll jedoch immer noch eine Herausforderung.
Alternativ wären Fusionsreaktoren sicherer und liefern sauberere Energieformen, aber aktuelle Konstruktionen sind weder kompakt (eine, iter, sollte 23.000 Tonnen wiegen) oder finanziell nachhaltig sein, da noch niemand mehr Energie produziert hat, als er verbraucht.
Essen produzieren
Es ist klar, dass konventionelle Landwirtschaft auf den relativ kleinen Flächen von Megastrukturen nicht lebensfähig wäre.
Darauf sollten Sie zurückgreifen vertikaler hydroponischer Anbau, was auch eine natürliche Form des Luftrecyclings ermöglichen würde. Allerdings würde die notwendige Beleuchtung den Energiebedarf erhöhen, was berücksichtigt werden muss.
Wasser verwalten
Auch hier ist es nicht ganz einfach. Eine Arkologie, die Wasser recycelt, würde eine Reihe von Wasserbecken nutzen Ticketkontrolle; oder Entsalzung, was plausibel ist. Verluste sind jedoch in jedem solchen System unvermeidlich.
La Internationale Raumstation (ISS) recycelt täglich etwa 17,3 Liter Wasser (3,6 Gallonen). Das ganze Wasser. Einschließlich Urin und Schweiß. Und es braucht immer noch alle paar Monate regelmäßig frisches Wasser.
Nicht jeder sieht eine Zukunft für diese Megastrukturen, und doch…
Wenn Sie sich in diesem Jahrhundert bereits vorstellen, dass „Stadtstaaten“ aus einem einzigen Megagebäude bestehen, denken Sie noch einmal darüber nach. Es ist nicht nur kompliziert, sondern es gibt sogar Länder, die sich solche Lösungen überhaupt nicht vorstellen können. Auch nicht, wenn wir von „einfach“ sprechen Wolkenkratzer der Zukunft.
Im Jahr 2021 beispielsweise verbot China den Bau neuer Gebäude mit einer Höhe von mehr als 500 Metern und verhängte strenge Beschränkungen für Gebäude mit einer Höhe über 250 Metern. Im Land scheint eine Vision vorherrschend zu sein, die auf hohen Wolkenkratzern basiert, nicht sehr hoch, aber miteinander verbunden (wie im Fall der „Smart City“-Pläne von Shenzhen).
Das Problem bleibt jedoch bestehen
Die kontinuierliche horizontale Erweiterung der Städte durch die Betonierung neuer Flächen ist nicht auf unbestimmte Zeit tragbar. Deshalb muss man irgendwie nach oben klettern.
Vertikale Städte werden früher oder später Realität werden. Mit Blick auf die Zeit frage ich mich, ob diese Operationen für alle nachhaltig sein werden. Wird es Pläne geben, die nur den weniger Wohlhabenden vorbehalten sind? Werden diese Megastrukturen wie in Science-Fiction-Filmen nach Reichtum geteilt?
Anstelle von freistehenden Hochhäusern könnten die Gebäude durch Landbrücken miteinander verbunden werden und zwischen ihnen Grünflächen schaffen. Immer höher und höher mit einem Netzwerk von Landbrücken zu bauen, birgt jedoch die Gefahr, dass die unteren Ebenen überschattet werden, wodurch die höheren Ebenen zunehmend begehrenswerter werden und somit zu einem strukturierten hierarchischen System führen.
Megastrukturen: Schlussfolgerungen
Es ist schwer zu verstehen, wie Arcologien in naher Zukunft wirtschaftlich werden können.
Obwohl der Bau einer Arkologie zumindest aus struktureller Sicht theoretisch möglich ist, wäre ein unglaublicher Erfindungsreichtum der Ingenieurskunst erforderlich, um eine autonome Energieerzeugung, Nahrungsmittelproduktion und Abfallverwertung sicherzustellen.
Und dann wäre es nicht angenehm, dauerhaft in einem geschlossenen Bereich zu leben, es sei denn, ein apokalyptisches Ereignis machte es unumgänglich.
Unter diesem Gesichtspunkt hoffe ich, dass wir keine „dystopischen“ Arkologien sehen werden. Ein bisschen Solarpunk würde aber nicht schaden: Ich bin ein unverbesserlicher Optimist :)
