به گزارش پایگاه خبری کرج امروز، شهرهای علمی تخیلی اغلب به عنوان سازه‌های فراگیر و مستقل به تصویر کشیده می‌شوند، اما ساختن یک شهر عظیم در یک ساختمان چقدر امکان‌پذیر است؟

شهرها تبدیل به سکونتگاه‌های آینده‌نگر در داستان‌های علمی تخیلی شده‌اند. آنها زیستگاه‌های مستقلی هستند که تمام زیرساخت‌های ضروری از جمله تولید انرژی، تولید غذا، مدیریت زباله و آب را در خود جای داده‌اند.

مفهوم آرکولوژی - ترکیبی از معماری و بوم شناسی است و توسط معمار پائولو سولری در سال ۱۹۶۹ پیشنهاد شد، او به دنبال ترکیب ساخت و ساز با فلسفه‌های اکولوژیکی بود. یک سال بعد، سولری کار روی Arcosanti، یک شهر آزمایشی در آمریکا را آغاز کرد که این مفاهیم را در خود جای داده است.

مفاهیم سولری الهام بخش داستان‌های علمی تخیلی با چشم اندازی از شهرهای آینده بود: زیستگاه‌های یکپارچه که در آن جمعیت بدون ترک ساختمان زندگی و کار می‌کنند. از نمونه‌های سینمایی می‌توان به ساختمان‌های بلند در فیلم آسمان‌خراش اشاره کرد، اگرچه جزئیات کمی در مورد نحوه عملکرد آنها ارائه شده است.

داستان علمی تخیلی به نوبه خود ممکن است الهام بخش برخی از انواع دنیای واقعی باشد. زمین‌خراش  (earthscraper) عربستان سعودی به عنوان یک شهر هوشمند عظیم معرفی شده است که می تواند ۹ میلیون نفر را در یک ساختمان به وسعت ۱۷۰ کیلومتر و ارتفاع ۵۰۰ متر در خود جای دهد. این خط با استفاده از انرژی خورشیدی و توربین‌های بادی تغذیه می‌شود، اما کاملاً خودکفا نخواهد بود، زیرا مواد غذایی و سایر منابع همچنان برای ساکنان مورد نیاز است و باید از منابع خارجی تأمین شود.

برخی از ساختارهای مشابه با آرکولوژی ها در حال حاضر وجود دارند. به عنوان مثال، پایگاه های تحقیقاتی قطب جنوب نسبتاً خودکفا هستند که این امر بیشتر به دلیل دور بودن آنها از نزدیک‌ترین شهرهاست. ایستگاه مک موردو برای تقریباً ۳ هزار محقق و کارمند، مسکن فراهم می کند. با این حال، این ایستگاه همچنان به منابع قابل توجهی از مواد غذایی و سوخت نیاز دارد.

سازه‌های دیگری که تا حد امکان خودکفا طراحی شده اند عبارتند از: ناوهای هواپیمابر، زیردریایی‌های هسته‌ای و سکوهای نفتی. اینها همه فضاهای زندگی و کار مورد نیاز خدمه را برای استفاده کوتاه مدت دارند. منابع غذایی و سوختی یک ناو هواپیمابر باید هر چند هفته یکبار تجدید شود، در حالی که یک زیردریایی هسته‌ای می تواند تا چهار ماه زیر آب بماند. با این حال، هیچ یک از این دو مکان به خصوص برای زندگی خوشایند نیستند. به ویژه زیردریایی‌ها تنگ و بدبو هستند، اتاق خواب آنها ممکن است مشترک باشد و به دلیل کمبود نور روز، برای خدمه مکمل‌های ویتامین D تجویز می شود.

اما آیا واقعاً می‌توانیم یک آرکولوژی بسازیم؟ اندازه چنین ساختاری برای تحمل وزن آن به پایه‌های عظیم نیاز دارد. مهندس سازه مونیکا آنزپرگر از BSP Consulting می‌گوید: «شما می‌توانید تقریباً هر چیزی را در حد عقلانی بسازید. وزن این سازه‌ها بسیار زیاد خواهد بود، اما هیچ چیز دست نیافتنی نیست. فقط ساختن پایه‌های این شهر هزینه بیشتری خواهد داشت.»

چالش بزرگ‌تر برای ارتفاع این ساختمان‌ها، تأثیر باد است. بارگذاری باد برای یک خانه معمولی نگرانی کمی دارد. اما برج های عظیمی مانند برج خلیفه در دبی باید جریان باد و گرداب های ناشی از آن را در نظر بگیرند. گرداب اثری است که به خاطر برخورد باد به سطح ساختمان ایجاد می‌شود، ناحیه‌ای با فشار کم در طرف مقابل ایجاد می‌کند و سپس به اطراف می‌چرخد تا آن را پر کند. این عمل گردابی است که باعث می‌شود ساختمان‌های بلند در هنگام بادهای شدید تاب بخورند.

اثرات تاب خوردن می‌تواند منجر به فروریختن ساختار شود. پل تاکوما در واشنگتن در سال ۱۹۴۰ به دلیل وزش بادهای قوی که باعث ایجاد نوسانات با فرکانس بالا (حرکات سریع) روی پل شد، فروریخت. اثرات گرداب‌ها را می توان با استفاده از یک دمپر جرمی تنظیم شده (وسیله ای برای کاهش ارتعاشات) برای کاهش حرکت، و همچنین طراحی سازه برای ایجاد اختلال در جریان باد کاهش داد.

آدریان اسمیت، معمار بسیاری از ساختمان‌های بزرگ، از جمله برج خلیفه، می‌گوید: «یکی از راه‌های کاهش گرداب‌ها، تغییر شکل فوقانی ساختمان‌هاست. "اگر شما شکل ساختمان را تغییر ندهید، بادها می‌توانند باعث فروپاشی تدریجی ابرسازه‌ها شوند."

چالش کلیدی دیگر تولید انرژی است. فن‌آوری‌های مربوط انرژی‌های تجدیدپذیر، مانند پانل‌های خورشیدی و توربین‌های بادی، می‌توانند به راحتی در فضای بیرونی یک آرکولوژی نصب شوند، اما بعید به نظر می‌رسد که به تنهایی یک راه‌حل انرژی کامل ارائه کنند. از آنجایی که آنها فقط در زمان‌های معینی مؤثر خواهند بود، سیستم‌های تولید برق پشتیبان و ذخیره‌سازی انرژی مورد نیاز خواهند بود.

راکتورهای هسته ای یک راه حل جایگزین ممکن برای تولید انرژی هستند. راکتورهای کوچک مدولار (SMRs)، نسخه های کوچک کارخانه ای راکتورهای هسته ای پیشرفته، منابع انرژی فشرده و کارآمد هستند. SMRها نسبت به راکتورهای بزرگ دارای مزایای زیادی هستند و ایمنی بیشتری دارند. با این حال، مانند همه راکتورهای شکافت، پردازش و ذخیره سازی زباله‌های هسته‌ای یک چالش است. از طرف دیگر، راکتورهای همجوشی ایمن‌تر هستند و اشکال پاک‌تری از انرژی را ارائه می‌کنند، با این حال طرح‌های فعلی نه سریع هستند و نه از نظر مالی مقرون به صرفه می‌باشند.

تولید مواد غذایی نیز باید مورد توجه قرار گیرد. کشاورزی متعارف در یک ساختمان غیرعملی است. می توان از مزارع هیدروپونیک عمودی استفاده کرد که همچنین شکل طبیعی بازیافت هوا را فراهم می کند. با این حال، روشنایی لازم تقاضای انرژی را افزایش می‌دهد و محدودیت‌های فضا می‌تواند تولید غذای کافی را دشوار کند.

ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) هر روز تقریباً ۳.۶ گالن (۱۷.۳ لیتر) آب از جمله ادرار و تعریق را بازیافت می‌کند، اما همچنان هر چند ماه یکبار به منابع منظم آب شیرین نیاز دارد.

همه دولت‌ها آینده‌ای برای ساختمان‌های بلند نمی‌بینند. در سال ۲۰۲۱، چین ساختمان های جدید با ارتفاع بیش از ۵۰۰ متر را ممنوع کرد و محدودیت‌های شدیدی برای ساختمان‌های بیش از ۲۵۰ متر اعمال کرد.

با این وجود، جمعیت رو به رشد زمین نیاز به تطبیق دارد. گسترش مستمر شهرها به صورت افقی، از طریق ساخت و ساز در زمین های جدید، به طور نامحدود پایدار نیست. این استدلال برای رشد رو به بالا و ایجاد شهرهای عمودی را تقویت می کند. آنتونی وود، مدیر ساختمان‌های بلند و شهرسازی عمودی در مؤسسه فناوری ایلینوی و رئیس شورای ساختمان‌های بلند و زیستگاه شهری، می‌گوید: «شهرها به شدت در حال گسترش هستند و از یک به ۱۰ میلیون نفر می‌رسند». آنها نمی‌توانند به صورت افقی رشد کنند، زیرا با محدودیت زمین روبرو هستند.

به جای بلوک های برج مستقل، ساختمان ها می توانند با پل‌های زمینی به هم متصل شوند و فضای سبز بین آنها ایجاد شود. با این حال، ساختن همیشه به سمت بالا با شبکه‌ای از پل‌های زمینی، سطوح پایین‌تر را در سایه قرار می‌دهد و سطوح بالاتر را مطلوب‌تر می‌کند، در نتیجه منجر به یک سیستم سلسله مراتبی ساختاریافته می‌شود.

همانطور که اثرات تغییرات آب و هوایی آشکارتر می شود، مصالحی که شهرها از آنها ساخته می‌شوند ممکن است تغییر کنند. انتشار کربن از صنعت سیمان زیاد است. یکی از مصالح ساختمانی جایگزین می‌تواند الوار انبوه باشد: یک محصول مهندسی شده که از صفحات لایه‌ای چوبی که به هم متصل شده‌اند. وود می گوید: «میزان انرژی برای تولید الوار انبوه بسیار کم‌تر از تولید مواد مشابه در فولاد یا بتن است.»

اگرچه ساخت یک آرکولوژی از نظر تئوری امکان پذیر است، اما حداقل از منظر ساختاری، پایداری سیستم های تولید انرژی، تولید مواد غذایی و احیای زباله، به مهندسی مبتکر نیاز دارد. منتقدان می گویند دشوار است که ببینیم چگونه این شهرها می توانند از نظر اقتصادی در آینده نزدیک مقرون به صرفه شوند. همچنین این بحث وجود دارد که زندگی دائمی در یک منطقه محصور ممکن است خوشایند نباشد.

اما باید دانست که ساختمان‌شهرها ممکن است نیاز آینده شهرسازی باشند. باید آن را در ابعادی کوچک‌تر آزمایش نمود و نتایج را ثبت کرد.

ترجمه: محسن راعی