坚固的城市已经成为科幻小说的陈词滥调（彼得杰克逊甚至把它们放在轮子上）。 它们是自给自足的栖息地，是包含所有基本基础设施的巨型结构：它们生产食物和能源，管理废物和水。
我们已经谈到了 arcology 的概念（一个结合了建筑学和生态学的组合术语） 在这篇文章中。它是由建筑师于1969年创造的 保罗·索里里，他还曾在美国的实验城市阿科桑蒂工作，展示他的概念。
索莱里和阿尔科桑蒂的愿景是什么？一个由“有机”巨型结构组成的世界，人们可以和谐地生活和工作。
流行文化然后分为两股： 那个叫“太阳朋克”的，继承了生态学最整体、最生态的部分， 最“反乌托邦/科幻”的一部 相反，它增强了技术组件（并在某种程度上扭曲了基本思想）。
因此，科幻小说最终会激发现实。 拿 线例如：一座巨大的智能城市，可在一座高 500 米（1650 英尺）、宽 200 米（660 英尺）、长 170 公里（105 英里）的单一建筑中容纳 XNUMX 万人。该线路将由太阳能和风力涡轮机供电，但从早期计划来看，它不会完全自给自足：居民仍然需要外部来源的食物和其他供应。
巨型结构，一些生态学已经存在
南极研究基地是相对自给自足的社区，必须给它们定位。 车站 麦克默多例如，它拥有大约 3.000 名研究人员和支持人员。 然而，每年都需要为它提供食物和燃料，然后由它们自行管理。
其他设计为尽可能自主和自给自足的巨型结构？ 航空母舰、核潜艇和石油平台。 他们拥有生活和工作所需的一切，但时间很短：一艘航空母舰需要每隔几周加油一次，一艘核潜艇可以使用长达四个月。
但我们真的能建造一座生态建筑并居住在其中吗？ 这种结构的尺寸需要巨大的地基来支撑它的重量。 不过，这似乎不是问题。 在合理的范围内，几乎任何东西都可以建造。 只有地基的建设会花费更多。
顶住风
建筑物高度带来的最大挑战是风荷载。像这样的巨大塔楼 哈利法塔 迪拜可能会在强风中摇摆。 这不是一件小事：1940 年 塔科马海峡大桥 由于强风在桥上引起了更高频率的振荡（快速运动），以至于损坏了它，华盛顿的这座桥倒塌了。
可以通过设计巨型结构来减少风的影响并使用 调谐质量阻尼器 （一种减少振动的装置）。
“减轻涡流的一种方法是在建筑物上升时改变其形状，”他说 阿德里安史密斯，许多大型摩天大楼和哈利法塔本身的建筑师。
如果不改变建筑物的形状，漩涡就有机会自行形成并产生运动波。这些与建筑物的结构同步并导致逐渐倒塌。
因此，与其将生态建筑构建为垂直结构，不如假设“阶梯式”巨型结构（例如古代中美洲金字塔）更容易。
发电
另一个关键挑战是能源生产。技术用于 可再生能源 （例如太阳能电池板和风力涡轮机）可以广泛使用，但仅靠它们不太可能为这些巨型结构提供完全的自主权。
显然，在短缺时期需要能源发电和存储系统。
假设由下式给出 SMR，小型模块化核反应堆，在安全和废物产生方面比大型反应堆具有一些优势。 然而，与所有裂变反应堆一样，核废料的处理和储存仍然是一个挑战。
或者，聚变反应堆会更安全并提供更清洁的能源，但目前的设计既不紧凑（一个， 迭代器，应该重达 23.000 吨）或在财务上可持续，因为没有人生产的能源超过他们使用的能源。
生产食物
显然，传统农业在巨型建筑相对较小的空间中是不可行的。
你应该求助于 垂直水培，这也将提供一种自然形式的空气循环。然而，必要的照明会增加能源需求，这一事实必须考虑到。
管理水
在这里，这也不是很容易。循环利用水的生态系统将使用一系列水盆 过滤 或 海水淡化，这是有道理的。 然而，在任何这样的系统中，损失都是不可避免的。
La 国际空间站 (ISS) 每天回收大约 17,3 升水（3,6 加仑）。所有的水。也就是说，包括尿液和汗水。而且它仍然需要每隔几个月定期供应淡水。
并不是每个人都看到这些巨型建筑的未来，然而……
如果您已经想象本世纪的“城邦”由一座巨型建筑组成，请再想一想。这不仅很复杂，甚至有些国家甚至没有想到这样的解决方案。即使我们谈论“简单”也不行 未来的摩天大楼.
例如，2021年，中国禁止建设500米以上的新建筑，并对250米以上的建筑实施严格限制。在国内，基于摩天大楼的愿景似乎盛行，摩天大楼不是很高，但团结在一起（就像深圳的“智慧城市”计划一样）。
然而，问题依然存在
通过新土地的混凝土浇筑而实现的城市持续横向扩张是不可能无限期持续的。这就是为什么你必须以某种方式向上攀登。
垂直城市迟早会成为现实。 及时向前发展，如果有的话，我想知道这些操作是否对每个人都可持续。 是否会为不太富裕的人保留计划？ 和科幻电影一样，这些巨型结构会被财富分割吗？
这些建筑物可以与陆桥相连，而不是独立的塔楼，在它们之间创造绿色空间。 然而，用陆桥网络建造越来越高的建筑有可能使较低的层次黯然失色，使较高的层次越来越受欢迎，从而导致结构化的层次系统。
巨型结构：结论
很难理解生态学如何在不久的将来在经济上变得可行。
虽然建造生态系统在理论上是可能的，至少从结构的角度来看，但它需要令人难以置信的创造性工程来确保自主能源生产、粮食生产和废物回收。
然后，永久生活在封闭区域内将不会令人愉快，除非发生世界末日事件使其成为必要。
从这个角度来看，我希望我们不会看到“反乌托邦”的生态系统。不过，有点太阳能朋克也没什么坏处：我是一个无可救药的乐观主义者:)
