آیا واقعاً می توانیم باستان شناسی انجام دهیم؟ چنین سازه بزرگی برای تحمل وزن خود به پایه های عظیم نیاز دارد. مهندس سازه مونیکا آنسپرگر از BSP Consulting می گوید: «شما می توانید تقریباً هر چیزی را بسازید که منطقی باشد. بار خیلی زیاد خواهد بود. اما هیچ چیز غیر ممکن نیست. صرف ساختن فونداسیون هزینه بیشتری خواهد داشت.»
پروژه های ساختمانی مانند خط، جمعیتی را تصور می کنند که از زندگی و کار در زیر یک سقف خوشحال هستند.
آدریان اسمیت، معمار بسیاری از ساختمان‌های بلند، از جمله برج خلیفه، می‌گوید: «یکی از راه‌های کاهش گردبادها تغییر شکل ساختمان با بالا آمدن آن است. اگر شکل ساختمان را تغییر ندهید، گردباد فرصتی برای تثبیت خود و ایجاد امواج حرکتی خواهد داشت. بادهای سوم با ساختار ساختمان هماهنگ شده و باعث فروریختن آن می شود».
ایده‌های سولاری الهام‌بخش داستان‌های علمی تخیلی چشم‌اندازی از شهرهای آینده است: زیستگاه‌های یکپارچه بزرگ که در آن مردم بدون ترک ساختمان زندگی و کار می‌کنند. از نمونه های سینمایی این منظره می توان به ساختمان های بسیار بلند در فیلم Dredd (بر اساس کتاب Judge Dredd) و Skyscraper (2018) اشاره کرد.
به نوبه خود، داستان های علمی تخیلی ممکن است الهام بخش نسخه های دنیای واقعی باشد. شهر پیشنهادی در عربستان سعودی با نام The Line به عنوان یک شهر هوشمند بزرگ معرفی شد که می تواند 9 میلیون نفر را در ساختمانی به عرض 200 متر، 170 کیلومتر طول و 500 متر ارتفاع در خود جای دهد. انرژی مورد نیاز شهر لاین توسط انرژی خورشیدی و توربین های بادی تامین می شود. اما کاملاً خودکفا نخواهد بود. زیرا تامین غذا و سایر منابع از خارج از شهر ضروری است.
در سال 1969 معماري به نام پائولو سولاري مفهوم آركولوژي (تركيب معماري و اكولوژي) را مطرح كرد. در آن زمان سولاری به دنبال ترکیب اصول ساختمانی و اکولوژیکی بود. یک سال بعد، سولری کار روی ارکو سانتی، یک شهر آزمایشی در آمریکا را آغاز کرد که ایده های او را به نمایش گذاشت.
به جای برج های مستقل، می توان ساختمان هایی با پل های زمینی متصل و فضاهای سبز بین آنها ایجاد کرد. ساختن سازه های بلند با شبکه ای از پل های زمینی خطر تحت الشعاع قرار دادن سطوح پایین تر و مطلوب تر کردن سطوح بالا را دارد که منجر به یک سیستم طبقاتی ساختاریافته در ساختمان ها می شود. همانطور که اثرات تغییرات آب و هوایی آشکارتر می شود، مصالحی که شهرها از آنها ساخته می شوند ممکن است تغییر کنند. انتشار کربن از صنعت سیمان بیشتر از انتشارات بخش هوانوردی است.
اثر نوسان ناشی از گردباد می تواند از موج بلند کننده نوشیدنی تا فروپاشی سازه متفاوت باشد. در سال 1940، پل باریک تاکوما در واشنگتن دی سی فروریخت و پل توسط بادهای شدید تکه تکه شد که باعث نوسانات فرکانس بالا (حرکات سریع) در سراسر پل شد. اثرات گردبادها را می توان با استفاده از دمپرها (ابزاری برای کاهش ارتعاش) برای کاهش حرکت و همچنین با طراحی سازه برای ایجاد اختلال در جریان باد کاهش داد.
در داستان های علمی تخیلی، شهرهای محصور شده به عنوان سکونتگاه های آینده نگر معرفی می شوند. آنها زیستگاه های مستقلی هستند که شامل تمام زیرساخت های لازم، از جمله زیرساخت های تولید برق، تولید غذا، مدیریت پسماند و آب است.
ایستگاه فضایی بین المللی (ISS) تقریباً 3.17 لیتر آب در روز از جمله ادرار و عرق را بازیافت می کند. اما او همچنان به منابع آب شیرین هر چند ماه یکبار نیاز دارد. البته همه جوامع آینده را به شکل ساختمان های بلند نمی بینند. در سال 2021، چین ساخت ساختمان های جدید بالای 500 متر را ممنوع کرد و محدودیت های شدیدی را برای ساخت ساختمان های بالای 250 متر اعمال کرد.
یکی از مصالح ساختمانی جایگزین می تواند چوب صنعتی (چوب مهندسی) باشد. محصولی مهندسی شده که از اتصال لایه های چوب به یکدیگر ساخته می شود. وود می گوید: «میزان انرژی مورد نیاز برای تولید چوب صنعتی در مقایسه با انرژی مورد نیاز برای تولید همان مواد از فولاد یا بتن بسیار کمتر است. این زمانی است که این محصول در طول تولید خود کربن را از جو خارج می کند.»
سایر سازه ها به گونه ای ساخته شده اند که تا حد امکان خودکفا و مستقل باشند. این سازه ها شامل ناوهای هواپیمابر و زیردریایی های هسته ای و سکوهای نفتی است. این سازه ها فضای لازم برای کار و زندگی خدمه را دارند. البته برای استفاده کوتاه مدت در نظر گرفته شده است.
در حالی که ساخت یک آرکولوژی از نظر تئوری امکان پذیر است، برای اطمینان از پایداری تولید انرژی، تولید مواد غذایی و سیستم های بازیافت زباله به مهندسی نوآورانه نیاز دارد. منتقدان می گویند یکی از مشکلات سازه های مبتنی بر باستان شناسی در آینده نزدیک، مقرون به صرفه بودن آنها است. علاوه بر این، این بحث وجود دارد که زندگی دائمی در یک فضای بسته خوشایند نخواهد بود. مایه آرامش است که بدانیم اگر یک رویداد فاجعه بار جهان خارج را غیرقابل سکونت کند، زندگی در این شهر ادامه خواهد داشت.
برخی از سازه های مشابه باستان شناسی امروزه وجود دارد. به عنوان مثال، پایگاه های تحقیقاتی در قطب جنوب جوامع نسبتاً خودکفا هستند، عمدتاً به دلیل دور بودن آنها. حفاظت از محیط زیست نیز به این معناست که این سازه ها باید مستقل باشند. پایگاه مک مردو حدود 3000 محقق و پرسنل پشتیبانی را در خود جای داده است. با این حال، این ایستگاه همچنان به منابع زیادی از مواد غذایی و سوخت در هر سال نیاز دارد.
تولید مواد غذایی نیز باید مورد توجه قرار گیرد. کشاورزی متعارف در ساختمان عملی نخواهد بود. اگرچه می توان از مزارع هیدروپونیک عمودی استفاده کرد، نیاز به روشنایی مصرف انرژی را افزایش می دهد و محدودیت فضا می تواند رشد کافی غذا را دشوار کند. آرکولوژی توصیف شده در رمان پائولو باکیگالوپی به نام چاقوی آب از یک سری حوضچه های تصفیه برای بازیافت آب استفاده می کند که قابل قبول است. اگرچه ضرر و زیان در هر سیستم بازیافتی اجتناب ناپذیر است.
راکتورهای هسته ای یکی از راه حل های ممکن برای مشکل تولید انرژی هستند. راکتورهای کوچک مدولار (SMR) نسخه های کوچک شده راکتورهای هسته ای پیشرفته هستند که در کارخانه ساخته شده و در محل از پیش ساخته می شوند و منابع انرژی فشرده و کارآمدی را ارائه می دهند. در مقایسه با راکتورهای بزرگ، راکتورهای مدولار کوچک دارای مزایایی از نظر ایمنی و جلوگیری از تکثیر مواد هسته ای هستند. با این حال، مانند همه راکتورهای شکافت هسته ای، پردازش و ذخیره سازی زباله های هسته ای یکی از مشکلات آنها است.
حامل باید هر چند هفته یکبار منابع لازم خود را تجدید کند. در حالی که یک زیردریایی هسته ای می تواند تا چهار ماه زیر آب بماند. هیچ یک از این مکان ها برای زندگی خوشایند نیست. زیردریایی‌ها تنگ و بدبو هستند، اتاق‌های خواب می‌توانند مشترک باشند و به دلیل کمبود روشنایی، خدمه باید مکمل‌های ویتامین D مصرف کنند.
با این حال، جوامع باید با رشد جمعیت سازگار شوند. ادامه گسترش شهرها به صورت افقی با ساخت و ساز در زمین های جدید به طور نامحدود پایدار نیست. آنتونی وود، مدیر بخش ساختمان‌های بلند و مشارکت شهرسازی عمودی در موسسه فناوری ایلینوی و رئیس شورای بین‌المللی ساختمان‌های بلند، ارتفاع و زیستگاه شهری، گفت: شهرها به سرعت در حال رشد هستند و از یک میلیون نفر به ده میلیون نفر می‌رسند. آنها نمی توانند به صورت افقی گسترش یابند. زیرا فرآیندی ناپایدار از نظر استفاده از زمین و انرژی مورد نیاز برای ساخت و مدیریت شهرهای افقی است. شهرها باید به صورت عمودی گسترش یابند.
علاوه بر این، راکتورهای همجوشی هسته ای ایمن تر هستند و اشکال پاک تری از انرژی را ارائه می دهند. طرح‌های فعلی فشرده نیستند (برای مثال، وزنی به نام اتر 230000 تن پیش‌بینی می‌شود) و از نظر مالی مقرون به صرفه نیستند. زیرا هیچ یک از آنها بیش از مصرف انرژی تولید نمی کردند.
مشکل بزرگ‌تر ناشی از ارتفاع ساختمان‌ها اثر باد است. بار باد برای خانه های معمولی نگران کننده نیست. اما برج های عظیمی مانند برج خلیفه در دبی باید باد و گردبادهای ناشی از آن را در نظر بگیرند. گردباد اثری است که در اثر برخورد باد به سطح ساختمان و ایجاد ناحیه ای با فشار کم در سمت مقابل ایجاد می شود و سپس به سمت آن چرخیده و آن را پر می کند. اثر گردباد باعث می‌شود که ساختمان‌های بلند در هنگام بادهای شدید تاب بخورند.
بنابراین، به جای ساختن یک آرکولوژی به عنوان یک سازه با دیوارهای برشی (همانطور که در فیلم Dredd نشان داده شده است)، به احتمال زیاد این سازه برای ایجاد اختلال در جریان باد ساخته شده است (مانند استفاده از یک سازه پلکانی شبیه سازه‌های باستانی میان‌آمریکایی). .
موضوع مهم دیگر تولید انرژی است. فن‌آوری‌های انرژی‌های تجدیدپذیر مانند پانل‌های خورشیدی و توربین‌های بادی را می‌توان به راحتی در خارج از یک آرکولوژی نصب کرد. اما بعید است که بتوانند به تنهایی مشکل انرژی را حل کنند. از آنجایی که آنها فقط در زمان‌های معینی موثر هستند، سیستم‌های ذخیره و تولید انرژی پشتیبان در مواقع کمبود مورد نیاز خواهند بود.
خط شهر بیش از 170 کیلومتر در سراسر عربستان سعودی امتداد خواهد داشت.
آیا دسترسی به طبیعت و نور منجر به شکاف طبقاتی در این مستعمرات آینده نگر خواهد شد؟