M Periodo Mobile Media

Moving Average Introduzione Previsione. Come si può immaginare che stiamo guardando alcuni degli approcci più primitive di previsione. Ma si spera che questi sono almeno un'introduzione utile per alcuni dei problemi informatici relativi all'attuazione previsioni nei fogli di calcolo. In questo filone si continuerà avviando all'inizio e iniziare a lavorare con Moving previsioni medie. Spostamento previsioni medie. Tutti conoscono lo spostamento previsioni medie indipendentemente dal fatto che credono di essere. Tutti gli studenti universitari fanno loro tutto il tempo. Pensa ai tuoi punteggi dei test in un corso dove si sta andando ad avere quattro prove durante il semestre. Consente di assumere hai un 85 sul vostro primo test. Che cosa prevedere per il secondo punteggio test Cosa pensi che la tua insegnante di prevedere per il prossimo punteggio test Cosa pensi che i tuoi amici potrebbero prevedere per il prossimo punteggio test Cosa pensi che i tuoi genitori potrebbero prevedere per il prossimo punteggio del test Indipendentemente tutto il blabbing si potrebbe fare ai tuoi amici e genitori, e il vostro insegnante è molto probabile che si aspettano di ottenere qualcosa nella zona del 85 che avete appena ottenuto. Bene, ora lascia supporre che, nonostante la vostra auto-promozione per i tuoi amici, ti sopravvalutare se stessi e capire che si può studiare meno per la seconda prova e così si ottiene un 73. Ora, che sono tutti di interessati e indifferente andare a anticipare avrete sulla vostra terza prova ci sono due approcci molto probabili per loro di sviluppare una stima indipendentemente dal fatto che condivideranno con voi. Essi possono dire a se stessi, quotThis ragazzo è sempre soffia il fumo delle sue intelligenza. Hes andando ad ottenere un altro 73 se hes fortuna. Forse i genitori cercano di essere più solidali e dire, quotWell, finora youve acquistasti un 85 e un 73, quindi forse si dovrebbe capire su come ottenere circa una (85 73) 2 79. Non so, forse se l'avete fatto meno festa e werent scodinzolante la donnola tutto il luogo e se hai iniziato a fare molto di più lo studio si potrebbe ottenere una maggiore score. quot Entrambe queste stime sono in realtà in movimento le previsioni medie. Il primo sta usando solo il tuo punteggio più recente di prevedere le prestazioni future. Questo si chiama una previsione media mobile utilizzando uno periodo di dati. Il secondo è anche una previsione media mobile ma utilizzando due periodi di dati. Lascia supporre che tutte queste persone busting sulla vostra grande mente hanno sorta di voi incazzato e si decide di fare bene sulla terza prova per le proprie ragioni e di mettere un punteggio più alto di fronte al vostro quotalliesquot. Si prende il test e il punteggio è in realtà un 89 Tutti, compreso te stesso, è impressionato. Così ora avete la prova finale del semestre in arrivo e come al solito si sente il bisogno di pungolare tutti a fare le loro previsioni su come youll fare l'ultimo test. Beh, speriamo che si vede il motivo. Ora, si spera si può vedere il modello. Quale credi sia la più accurata Whistle mentre lavoriamo. Ora torniamo alla nostra nuova impresa di pulizie ha iniziato dal sorellastra estraniato chiamato Whistle mentre lavoriamo. Hai alcuni dati di vendita del passato rappresentata dalla sezione seguente da un foglio di calcolo. Per prima cosa presentiamo i dati per un periodo di tre movimento previsione media. La voce per cella C6 dovrebbe essere Ora è possibile copiare questa formula cella verso le altre cellule C7-C11. Si noti come le mosse medi durante il più recente dei dati storici, ma utilizza esattamente i tre periodi più recenti disponibili per ogni previsione. Si dovrebbe anche notare che noi non veramente bisogno di fare le previsioni per i periodi precedenti al fine di sviluppare la nostra più recente previsione. Questo è sicuramente diverso dal modello di livellamento esponenziale. Ive ha incluso il predictionsquot quotpast perché li useremo nella pagina web successiva per misurare la previsione di validità. Ora voglio presentare i risultati analoghi per un periodo di movimento previsione media di due. La voce per cella C5 dovrebbe essere Ora è possibile copiare questa formula cella verso le altre cellule C6-C11. Notate come ora solo i due più recenti pezzi di dati storici sono utilizzati per ogni previsione. Ancora una volta ho incluso il predictionsquot quotpast a scopo illustrativo e per un uso successivo nella convalida del tempo. Alcune altre cose che sono importanti per notare. Per un periodo di m-movimento previsione media solo il m valori dei dati più recenti sono usati per fare la previsione. Nient'altro è necessario. Per un periodo di m-movimento previsione media, quando si effettua predictionsquot quotpast, si noti che la prima previsione si verifica nel periodo m 1. Entrambi questi aspetti sarà molto significativo quando sviluppiamo il nostro codice. Sviluppare il Moving Average funzione. Ora abbiamo bisogno di sviluppare il codice per la previsione media mobile che può essere utilizzato in modo più flessibile. Il codice segue. Si noti che gli ingressi sono per il numero di periodi che si desidera utilizzare nella previsione e la matrice dei valori storici. È possibile memorizzare in qualsiasi cartella di lavoro che si desidera. Media mobile Funzione (storici, NumberOfPeriods) As Single Dichiarazione e inizializzazione delle variabili ARTICOLO Dim come variante Dim contatore come Integer Dim accumulo As Single Dim HistoricalSize come numero intero inizializzazione delle variabili contatore 1 Accumulo 0 Determinazione della dimensione della matrice storica HistoricalSize Historical. Count per il contatore 1 Per NumberOfPeriods accumulare il numero appropriato di più recenti valori precedentemente osservati accumulo accumulazione storica (HistoricalSize - NumberOfPeriods Counter) media mobile accumulo NumberOfPeriods il codice verrà spiegato in classe. Si desidera posizionare la funzione sul foglio in modo che il risultato del calcolo appare dove dovrebbe come l'uomo following. Pre-storico non ha avuto bisogno di orologi, ma come la civiltà evoluta, tutto è cambiato. Il record storico rivela che circa 5000 a 6000 anni fa grandi civiltà del Medio Oriente e Nord Africa ha cominciato a fare orologi per aumentare i loro calendari. Con le loro burocrazie guardiano, religioni formali, e altre attività sociali in rapida crescita, queste culture apparentemente hanno trovato la necessità di organizzare il loro tempo in modo più efficiente. Un orologio è uno strumento per misurare il tempo e per misurare intervalli di tempo di meno di un giorno - al contrario di un calendario. Quelli utilizzati per usi tecnici, di precisione molto elevata, vengono normalmente indicati come cronometri. Un orologio portatile è chiamato un orologio. L'orologio nella sua forma moderna più comune (in uso almeno dal 14 ° secolo) visualizza le ore, i minuti e, a volte, secondi che passano nel corso di un dodici o ventiquattro ore. Uno dei fattori chiave di inventare metodi di tenere traccia del tempo sono stati gli agricoltori ha la necessità di determinare il momento migliore per piantare. Gli archeologi hanno scoperto le ossa con iscrizioni che si ritiene siano stati utilizzati per tenere traccia dei cicli lunari. L'orologio è uno dei più antichi invenzioni umane, richiede un processo fisico che procederà ad una velocità nota e un modo per misurare quanto tempo tale processo è stato eseguito. Come le stagioni e le fasi della luna possono essere usati per misurare il passaggio di lunghi periodi di tempo, processi più brevi dovevano essere utilizzati per misurare off ore e minuti. Il Doomsday Clock è un orologio simbolico, che rappresenta un conto alla rovescia per possibile catastrofe globale (ad esempio una guerra nucleare o il cambiamento climatico). Si è sostenuto dal 1947 dai membri del Consiglio del Bulletin of the Atomic Scientists Scienza e la Sicurezza, che sono a loro volta consigliato dal consiglio di amministrazione e il Consiglio di sponsor, tra cui 18 premi Nobel. Quanto più essi impostare l'orologio a mezzanotte, più gli scienziati credono che il mondo è quello di disastro globale. In origine, l'orologio, che pende su una parete in ufficio Bollettini presso l'Università di Chicago, ha rappresentato un'analogia per la minaccia di una guerra nucleare globale tuttavia, dal 2007 si è anche riflesso i cambiamenti climatici e nuovi sviluppi nelle scienze della vita e tecnologie che potrebbe infliggere un danno irrevocabile per l'umanità La più recente impostazione annunciato ufficialmente - tre minuti alla mezzanotte (23:57) - è stato fatto nel gennaio 2016 a causa del cambiamento climatico incontrollato, ammodernamenti globali di armi nucleari, e fuori misura arsenali di armi nucleari. Leggi di più. Doomsday Clock Set a 3 minuti a mezzanotte Discovery - 26 gennaio 2016 Il Doomsday Clock, un conto alla rovescia simbolico al fine mondi, si è fermato a tre minuti fino a mezzanotte, gli scienziati hanno annunciato Martedì. minacce nucleari e cambiamenti climatici pongono minacce forti al pianeta e un orologio del giorno del giudizio simbolica rimarranno a tre minuti a mezzanotte, il Bulletin of the Atomic Scientists ha detto il Martedì. azzera clima Doomsday Clock BBC - 17 gennaio 2007 Gli esperti valutano i pericoli per la civiltà hanno aggiunto i cambiamenti climatici alla prospettiva dell'annientamento nucleare, come le maggiori minacce per l'umanità. Come risultato, il gruppo ha spostato la lancetta dei minuti sui suoi famosi Doomsday Clock due minuti più vicino alla mezzanotte. L'orologio concept, ideato dal Bulletin of the Atomic Scientists, attualmente pari a cinque minuti all'ora. L'orologio è stato descritto dalla rivista 60 anni fa, poco dopo che gli Stati Uniti abbandonato i suoi A-bombe sul Giappone. Non da quando i giorni più bui della guerra fredda ha il Bollettino, che riguarda questioni di sicurezza globale, sentito il bisogno di mettere la lancetta dei minuti così vicino a mezzanotte. Una clessidra piena di sabbia fine, versato attraverso un piccolo foro, a velocità costante, ha indicato un passaggio di tempo predeterminato. Un vetro di ora è fondamentalmente 2 bolle di vetro con un bosco di mezzo stretta viene utilizzato per chiudere la sabbia. La sabbia è misurata e sigillato e la clessidra viene capovolta e over. Questo tipo di orologio è stato il primo a non essere dipendente dal tempo. La sua utilizzato per brevi periodi di tempo, come i discorsi, sermoni, dovere orologio, cucina, e in mare per calcolare quelle posizioni. Per calcolare la velocità in mare, si potrebbe gettare un pezzo di legno fuori bordo legato con una corda annodata. Quando un nodo attraversava quelle dita 12 un minuto misurato dalla clessidra, ha indicato che la nave andava alla velocità di 1 miglio nautico un'ora. I nodi erano molto divaricate e uno solo contati i nodi. Da qui la frase nodi all'ora. Il centro della clessidra sarebbe intasarsi. sabbia Course portava via al centro realizzando l'apertura più ampio. Un vetro ora doveva essere su una superficie piana per poter funzionare correttamente. Una meridiana è un dispositivo che misura il tempo dalla posizione del sole In disegni comuni quali la meridiana orizzontale, il sole getta un'ombra dal suo stile (una sottile asta o un forte, regolo) su una superficie piana segnato con linee indicano le ore del giorno. Mentre il sole si muove attraverso il cielo, l'ombra-bordo si allinea progressivamente con diverse ore di linee sulla piastra. Tali disegni basano sull'essere stile allineato con l'asse di rotazione terrestre. Quindi, se tale meridiana è di informare il momento giusto, lo stile deve essere rivolta verso il nord geografico (non il nord o il polo sud magnetico) e l'angolo di stili con orizzontale deve essere uguale al meridiane latitudine geografica. Meridiane possono essere classificati in diversi modi: in primo luogo, alcune meridiane utilizzano una linea di luce per indicare il tempo, dove altri usano il bordo di un'ombra. Nel primo caso, il punto di luce può essere formata mediante permettendo ai raggi del sole attraverso un piccolo foro o riflessa da un piccolo specchio circolare una linea di luce possono essere formati consentendo raggi attraverso una sottile fessura o focalizzazione tramite cilindrico lente. Nell'altro caso, l'ombra-fusione oggetto - la meridiane gnomone - può essere una canna sottile, o qualsiasi oggetto con una punta acuminata o di un regolo. In secondo luogo, meridiane impiegano molti tipi di gnomone. Lo gnomone può essere fisso o spostata a seconda della stagione può essere orientato verticalmente, orizzontalmente, allineato con l'asse di terre, o orientato in una direzione del tutto diversa determinata dalla matematica. In terzo luogo, meridiane possono utilizzare molti tipi di superfici a ricevere il punto o la linea di luce, l'ombra-punta o shadow-bordo. Gli aerei sono la superficie più comune, ma sfere parziali, cilindri, coni e forme anche più complicate sono stati utilizzati per una maggiore accuratezza o estetica interessanti. In quarto luogo, meridiane si differenziano per la loro portabilità e il loro bisogno di orientamento. L'installazione di molti quadranti richiede la conoscenza della latitudine locale, la direzione verticale precisa (per esempio mediante un livello o filo a piombo), e la direzione verso il nord. Al contrario, altri quadranti sono autoallineante per esempio, due quadranti che operano su principi diversi, come ad esempio una linea orizzontale e analemmatico, possono essere montati insieme su una piastra, in modo tale che i loro tempi concordano solo quando la piastra è allineata correttamente. Le meridiane indicano il tempo solare locale, se non diversamente corretti. Per ottenere l'ora di serie, tre tipi di correzioni devono essere fatte. Innanzitutto, il tempo solare deve essere corretto per la longitudine del relativo meridiana alla longitudine in cui è definito il fuso orario ufficiale. Ad esempio, una meridiana trova ad ovest di Greenwich, in Inghilterra ma all'interno dello stesso fuso orario, mostra un secondo tempo rispetto al tempo ufficiale mostrerà mezzogiorno dopo il mezzogiorno ufficiale è passato, dal momento che il sole passa in testa in seguito, dal momento che la meridiana è ulteriormente nell'ovest. Questa correzione viene spesso fatta ruotando le linee orarie di un angolo pari alla differenza in longitudine. In secondo luogo, la pratica di ora legale si sposta l'orario ufficiale di distanza da ora solare per un'ora o, in rari casi, da un altro importo. Tale correzione è di solito fatta numerando le ore-linee con due serie di numeri. In terzo luogo, l'orbita della Terra non è perfettamente circolare ed il suo asse di rotazione non perfettamente perpendicolare alla sua orbita, che insieme producono piccole variazioni nel tempo meridiana tutto l'anno. Tale correzione - che può essere così grande come 15 minuti è descritta dalla equazione del tempo. Un più sofisticato disegno meridiana è necessario per integrare la correzione automatica in alternativa, una piccola placca può essere apposto la meridiana dando gli offset in vari periodi dell'anno. L'indicatore della meridiana, lo gnomone è impostato parallelamente all'asse terrestre e indicando l'angolo pole. Its celesti quindi dipende dalla latitudine. L'ombra delle cascate gnomone su un quadrante, che consente il tempo per essere letta. I principi di meridiane possono essere compresi più facilmente da un modello antico del moto Suns. La scienza ha stabilito che la Terra ruota sul suo asse, e ruota in un'orbita ellittica attorno al Sole invece, osservazioni astronomiche meticolose ed esperimenti di fisica sono stati necessari per stabilire questo. Per la navigazione e la meridiana, è un ottimo approssimazione supporre che il sole gira intorno ad una terra ferma sulla sfera celeste, che ruota ogni 23 ore e 56 minuti circa il suo asse celeste, la linea che collega i poli celesti. Poiché l'asse celeste è allineato con l'asse attorno al quale la Terra ruota, il suo angolo con l'orizzontale locale è uguale alla latitudine locale. A differenza delle stelle fisse, il Sole cambia la sua posizione sulla sfera celeste, essendo a declinazione positiva in estate, declinazione negativo in inverno, e avendo esattamente declinazione nulla (cioè essendo sull'equatore celeste) agli equinozi. Il percorso del Sole sulla sfera celeste è noto come dell'eclittica, che passa attraverso le dodici costellazioni zodiacali nel corso di un anno. Questo modello del moto Suns aiuta a capire i principi di meridiane. Se lo gnomone ombra-fusione è allineato con i poli celesti, la sua ombra ruoterà ad una velocità costante, e questa rotazione non cambierà con le stagioni. Questo è forse il motivo più comunemente visto e, in tali casi, la stessa serie di linee orarie può essere utilizzato per tutto l'anno. Le linee orarie saranno distanziati uniformemente se la superficie che riceve l'ombra è o perpendicolare (come nel meridiana equatoriale) o circolarmente simmetrico rispetto gnomone (come nella sfera armillare). In altri casi, le linee orarie non sono spaziate in modo uniforme, anche se l'ombra ruota uniformemente. Se lo gnomone non è allineato con i poli celesti, anche la sua ombra non ruota in modo uniforme, e le linee orarie deve essere corretto di conseguenza. I raggi di luce che sfiorano la punta di una gnomone, o che passano attraverso un piccolo foro, o che riflettono da uno specchietto, tracciare un cono che è allineato con i poli celesti. La corrispondente luce-spot o ombra-punta, se cade su una superficie piana, sarà tracciare una sezione conica, come un'iperbole, un'ellisse o (al polo nord o sud), un cerchio. Questa sezione conica è l'intersezione del cono di raggi di luce con la superficie piana. Questo cono e la sua conica cambio di sezione con le stagioni, come i Suns declinazione cambiamenti quindi, meridiane che seguono il movimento di tali luce macchie o-ombra punte hanno spesso diverse ore linee per i diversi periodi dell'anno, come si vede in quadranti pastori , anelli meridiana, e gnomoni verticali come obelischi. In alternativa, meridiane possono cambiare la posizione angolare eo della relativa gnomone alle linee orarie, come nel quadrante analemmatico o la manopola Lambert. Continua Una pietra scolpita trovato segnando una tomba dell'età del bronzo in Ucraina è la più antica meridiana del suo genere mai trovato, un nuovo studio rivela. La meridiana potrebbe aver segnato l'ultima dimora di un giovane uomo sacrificato o altrimenti contrassegnato come messaggero agli dei o antenati, ha detto il ricercatore Larisa Vodolazhskaya del Centro di Ricerca archeoastronomico a Federale Meridionale Universityin Russia. Vodolazhskaya analizzato la geometria della pietra dimensionale del pneumatico ed i suoi intagli, confermando la pietra avrebbe segnato il tempo utilizzando un sistema di linee parallele e uno schema ellittico di depressioni circolari. Il modello ellittica rende la scultura di una meridiana analemmatico. Una meridiana tradizionale segna il tempo con uno gnomone, uno verticale fissa che getta un'ombra. Una meridiana analemmatico ha uno gnomone che deve muovere tutti i giorni dell'anno per adeguarsi al cambiamento di posizione del sole nel cielo. Orologi a Antiche civiltà in candele Cina e bastoni di incenso che bruciano giù a velocità prevedibili approssimativi sono stati utilizzati anche per stimare il passare del tempo. L'immagine sopra di un antico drago dispositivo a forma di cinese è stato costruito con una sequenza di campane legati ad un montato orizzontalmente bruciare l'incenso. Quando l'incenso bruciato e ha rotto i fili, le campane caddero a intervalli predefiniti per dare l'allarme. I Sumeri usato meridiane. Si sono divisi la giornata in 12 parti e ogni parte è stata di circa 2 ore. Hanno misurato la lunghezza delle ombre per determinare quanto tempo fosse passato. Nessuno è veramente sicuro perché i Sumeri mantenuto la cognizione del tempo forse era per scopi religiosi. Le meridiane erano dipende dalle condizioni atmosferiche sarebbe inutile in una giornata nuvolosa e le ombre invernali ed estive non corrisponderebbero ai contrassegni. Affinché la meridiana funzioni correttamente, doveva essere posizionato correttamente. Gli egiziani, entro il 2100 aC, avevano inventato un mezzo per dividere il giorno in 24 ore usando meridiane o orologi ombra per misurare l'ora del giorno. La meridiana indica l'ora del giorno dal posizionamento dell'ombra di un oggetto su cui i raggi del sole cadono. L'orologio ombra costituito da una base retta con una traversa sollevata ad una estremità. Una scala con divisioni di tempo è inscritto sulla base. L'orologio è impostato est-ovest ed è riversata a mezzogiorno. Gli egiziani divise il giorno in 12 parti pure. Hanno usato enormi colonne di granito chiamato Cleopatra Aghi, un trio di obelischi, per tenere traccia dei periodi di tempo. Avevano 12 punti per il fatto che è pari a 12 parti del giorno. Quando il sole ha toccato la parte superiore, l'ombra è stato creato e la lunghezza e la posizione dell'ombra detto Egiziani quanto la luce del giorno è rimasto. Hanno inventato un pezzo portatile chiamato una meridiana. Contiene 3 parti: un quadrante circolare, un ago e uno stile (gnomone) per mantenere l'ago in posizione. aghi Cleopatras erano inconvient e poco pratico per la persona media. Il merkhet, il più antico strumento astronomico, è stato uno sviluppo egiziano di circa 600 aC Un paio di merkhets sono stati usati per stabilire una linea nord-sud da loro allineando con la Stella Polare. Essi potrebbero quindi essere utilizzati per segnare le ore notturne per determinare quando certe altre stelle hanno attraversato il meridiano. Il merkhet, noto come strumento di sapere era uno strumento avvistamento fatta dalla costola centrale di una foglia di palma ed era simile in funzione a un astrolobe. Il merkhet è stata utilizzata per l'allineamento delle basi delle piramidi e templi da sole con i punti cardinali, e di solito era corretta in meno di mezzo grado. La scoperta di un primo orologio storica che risale a 6500 anni - AP - 10 aprile 2001 La missione archeologica congiunta dell'Università di Dallas ha fatto enormi scoperte nel campo della Nabta 100 km a ovest di Abu Simbel. Le scoperte si riferiscono a tempi preistorici, attrezzi, vasi di argilla, e scheletri. L'area di Nabta è una delle aree più importanti per scavi archeologici relativi alla preistoria. Misura 5.000 metri quadrati e comprende i resti di negozi, i pozzi e le case. La missione ha anche trovato le tombe in cui in uno di essi c'erano 30 scheletri e alcuni bracciali realizzati dei denti di animali e molti vasi di creta. Il più importante è ciò che è pensato per essere il primo orologio. Esso ha la forma di un cerchio di pietre il cui diametro è di 4 metri. Ci sono 6 pietre vicino al centro e disposti in due linee che si estendono est e ovest. Il tempo si misura con questo orologio attraverso l'ombra delle pietre nel centro che cade sulle pietre del cerchio. Archeologi pensano masse di pietre poste in corrispondenza delle posizioni delle stelle per conoscere il tempo delle diverse stagioni soprattutto quelle di pioggia. Hanno anche scoperto una tomba di una mucca, che indica l'inizio di cow-culto identificato più tardi con la vacca-dea Hathor. L'orologio di 12 ore è una convenzione cronometraggio in cui le 24 ore del giorno sono divise in due periodi denominati ante meridiem (a. m. dal latino, letteralmente prima di mezzogiorno) e post meridiem (p. m. dopo mezzogiorno). Ogni periodo consiste di 12 ore numerate 12 (che agiscono come uno zero), 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11. Il periodo di ore da mezzanotte a mezzogiorno, mentre il periodo pm va da mezzogiorno a mezzanotte. La convenzione più comune è quella di assegnare 12:00 a mezzanotte (all'inizio della giornata) e 12:00 a mezzogiorno, definendo due giorni e mezzo per avere un inizio chiuso (incluso) e un'estremità aperta (esclusiva). ore 12 e 12 a mezzanotte possono esprimere più chiaramente questi tempi (tranne che per la mezzanotte si potrebbe essere necessario specificare anche se è la mezzanotte, all'inizio o alla fine della giornata in questione). L'orologio di 12 ore ha avuto origine in Egitto. Tuttavia, la lunghezza delle loro ore di varia stagionalmente, sempre con 12 ore dall'alba al tramonto e 12 ore dal tramonto all'alba, l'inizio e la fine di ogni ora di mezza giornata (quattro ore al giorno) essendo un ora crepuscolare. Una meridiana egiziana per l'uso la luce del giorno e di un orologio ad acqua egiziana per l'uso notturno trovato nella tomba del faraone Amenhotep I, entrambi risalenti al c. 1500 aC, diviso questi periodi in 12 ore ciascuno. I romani usavano anche un orologio di 12 ore: la giornata è stata divisa in 12 ore uguali (di, in tal modo, variando la lunghezza per tutto l'anno) e la notte è stato diviso in tre orologi. I romani numerato prime ore del mattino in origine in senso inverso. Ad esempio, 3:00 o 3 ore antimeridiane significava tre ore prima di mezzogiorno, rispetto al significato moderno di tre ore dopo la mezzanotte. I romani diviso il tempo in giorno e notte. Secondo lo scrittore Plinio, banditori annunciato la risingsetting del sole. Nel 30 a. C., hanno rubato Cleopatras Needle ma non erano in grado di adattarsi. Al-Battani capito che lo gnomone (puntatore) ha dovuto puntare verso la Stella Polare e la lunghezza e le dimensioni dello gnomone varia con la distanza dall'equatore. Nella ricerca di più tutto l'anno la precisione, meridiane evoluti da piastre orizzontali o verticali piatti a forme più elaborate. Una versione era quadrante emisferica, una depressione a forma di scodella tagliato in un blocco di pietra, portando un gnomone verticale centrale e descritto con insiemi di linee orarie per diverse stagioni. L'emiciclo, ha detto di essere stato inventato su 300B. C. rimosso metà inutile dell'emisfero per dare un aspetto di una mezza ciotola tagliato a bordo di un blocco quadrata. Con 30B. C. Vitruvio potrebbe descrivere 13 diversi stili meridiana in uso in Grecia, Asia Minore, e in Italia. orologi Water Clock acqua sono stati tra i primi cronometristi che non ha ancora dipendono dalla osservazione dei corpi celesti. orologi ad acqua sono stati utilizzati nell'antica Babilonia, Mesopotami, Cina, Corea, Egitto, Grecia, India, Arabia, musulmani e le civiltà. Uno dei più antichi orologi ad acqua è stato trovato nella tomba di Amenhotep I, sepolto intorno al 1500 aC clessidre Successivamente sono stati nominati (ladro d'acqua) da parte dei Greci, che ha iniziato ad usare loro circa 325 aC Questi erano vasi di pietra con i lati inclinati che hanno permesso l'acqua a sgocciolare a una velocità quasi costante da un piccolo foro nella parte inferiore. Altri clessidre egiziani erano contenitori cilindrici oa forma di ciotola per colmare lentamente con l'acqua che entra a velocità costante. Marcature sulle superfici interne misurato il passaggio di ore quando il livello dell'acqua ha raggiunto loro. Questi orologi sono stati usati per determinare ore di notte, ma possono essere stati utilizzati sia diurni. Un'altra versione consisteva in una ciotola di metallo con un foro sul fondo quando posto in un contenitore d'acqua ciotola riempirebbe e lavandino in un certo tempo. Questi erano ancora in uso in Nord Africa questo secolo. La necessità di monitorare le ore notturne portano alla invenzione dell'orologio dell'acqua dal 1500 aC, gli egiziani. Questo orologio utilizza il gocciolamento costante di acqua da un recipiente di guidare un dispositivo meccanico che indica il tempo. Era fondamentalmente un secchio di acqua con un foro sul fondo. Un orologio di acqua ha mostrato il passare del tempo, ma didnt mantenere orari esatti in un giorno. Egiziani erano le persone più probabile che li hanno inventati, ma i greci avevano le più avanzate. Lo storico Vitruvio ha riferito che gli antichi Egizi usavano una clessidra, un meccanismo di tempo con l'acqua che scorre. Erodoto aveva parlato di un antico dispositivo tempo di mantenimento egiziano che era basata sul mercurio. Con il 9 ° secolo dC un cronometrista meccanico era stato sviluppato che mancava solo un meccanismo di scappamento. Nel 250 a. C., Archimede costruì un orologio ad acqua più elaborata, ha aggiunto marcia e ha mostrato il pianeti e luna orbitante. Al fine di un orologio ad acqua per funzionare correttamente, qualcuno doveva tenere un occhio su di esso per fare in modo che non ci fossero sassolini nella ciotola per aumentare il tempo di parlare. Questi orologi sono stati mai esigere ogni orologio aveva il suo ritmo. E non potevano essere utilizzati in inverno. Questi orologi sono stati utilizzati per quasi 3.000 anni ed è cresciuto sempre più sofisticati. orologi ad acqua sono stati progettati con campane, pupazzi in movimento e uccelli cantanti. Più orologi ad acqua meccanizzati elaborate e impressionanti sono stati sviluppati tra il 100 aC e 500 dC da orologiai e astronomi greci e romani. La complessità mirava a rendere il flusso più costante regolando pressione, e di fornire schermi reagirà del passare del tempo. Alcuni orologi ad acqua suonarono le campane e gong, altri hanno aperto porte e finestre per mostrare piccole figure di persone, o puntatori mosso, quadranti e modelli astrologici dell'universo. astronomo greco, Andronico, ha supervisionato la costruzione della Torre dei Venti di Atene nel 1 ° secolo aC Questa struttura ottagonale studiosi e gli acquirenti di mercato ha mostrato sia meridiane e indicatori meccanici ora. E 'caratterizzato da una clessidra e indicatori meccanizzato 24 ore al giorno per otto venti da cui la torre ha preso il nome, e visualizzate le stagioni dell'anno e le date astrologiche e periodi. I romani svilupparono anche clessidre meccanizzate, se la loro complessità compiuta piccolo miglioramento rispetto ai metodi più semplici per determinare il passaggio del tempo. In Estremo Oriente, meccanizzata astronomicalastrological orologio-making sviluppato da 200 a 1300 clessidre cinesi dC Terzo secolo ha guidato vari meccanismi che illustravano fenomeni astronomici. Una delle torri orologio più elaborati è stato costruito da Su Sung ed i suoi soci nel 1088 dC meccanismo Su Sungs incorporato uno scappamento ad acqua inventato circa 725 dC La torre dell'orologio Su Sung, alto oltre 30 piedi, possedeva una sfera armillare a motore in bronzo per le osservazioni, un globo celeste rotazione automatica, e cinque pannelli frontali con porte che permettevano la visione di manichini che cambiano, che suonò le campane o gong, e compresse detenuti che indicano l'ora o altri momenti particolari della giornata. All'inizio orologi meccanici Il primo orologio utilizzato gravità tirato pesi che si muovevano ingranaggi, che si muovevano le lancette dell'orologio. Il problema con questo dispositivo è stato qualcuno ha dovuto reimpostare continuamente i pesi. orologi 14 ° secolo mostrano i quattro elementi chiave comuni a tutti orologi in secoli successivi, almeno fino a quella digitale: la potenza, fornita da un peso cadente, seguito da una molla scappamento, un'azione ripetitiva periodica che permette l'alimentazione fuga in piccoli scoppi anziché defluire tutto in una volta il treno, un set di incastro ruote dentate che controlla la velocità di rotazione delle ruote collegato tra l'alimentazione e gli indicatori indicatori, come le manopole, le mani, e le campane Nessun orologi sopravvivono dall'Europa medievale, ma diverse menzioni in registri parrocchiali rivelano alcune delle storia del clock. istituzioni religiose medievali tenuti orologi per misurare e indicare il passare del tempo, perché, per molti secoli, tutti i giorni preghiera e di lavoro programmi dovevano essere strettamente regolamentato. Ciò è stato fatto da vari tipi di dispositivi tempo-dice e registrazione, come orologi ad acqua, meridiane e candele marcati, probabilmente usati in combinazione. momenti importanti e le durate sono state trasmesse dalle campane, ramo a mano o da qualche dispositivo meccanico come ad esempio un calo di peso o la rotazione del battitore. La parola horologia (dal hora greca, ora, e legein, per dire) è stato utilizzato per descrivere tutti questi dispositivi, ma l'uso di questa parola (ancora in uso in diverse lingue romanze) per tutti i cronometristi nasconde da noi la vera natura dei meccanismi . Ad esempio, vi è un disco che nel 1176 cattedrale Sens installato un horologe ma il meccanismo utilizzato è sconosciuta. Nel 1198, durante un incendio presso l'Abbazia di St Edmundsbury (ora Bury St Edmunds) i monaci corse all'orologio a prendere l'acqua, che indica che il loro orologio acqua aveva un serbatoio abbastanza grande per aiutare spegnere le occasionali fire. These primi orologi non possono hanno usato le mani o quadranti, ma ha detto il tempo con segnali acustici. Il word clock (dalla parola latina per la campana), che sostituisce gradualmente horologe suggerisce che era il suono delle campane che hanno caratterizzato anche gli orologi meccanici prototipo che è apparso nel corso del 13 ° secolo. Tra il 1280 e il 1320 vi è un aumento del numero di riferimenti a orologi e horologes in documenti della chiesa, e questo probabilmente indica che un nuovo tipo di orologio meccanismo era stato concepito. meccanismi dell'orologio esistenti che hanno usato il potere di acqua venivano adattati per prendere la forza motrice dalla caduta di pesi. Questo potere è stato controllato da una qualche forma di meccanismo oscillante, probabilmente derivato da dispositivi campane o di allarme esistenti. Questo rilascio controllato di alimentazione - scappamento - segna l'inizio del vero orologio meccanico. Questi orologi meccanici erano destinati a due scopi principali: per la segnalazione e la notifica (ad esempio la sincronizzazione dei servizi ed eventi pubblici), e per modellare il sistema solare. Il primo scopo è quello amministrativo, quest'ultimo sorge naturalmente dato l'interesse degli studiosi per l'astronomia, la scienza, l'astrologia, e di come questi soggetti integrati con la filosofia religiosa del tempo. L'astrolabio è stato utilizzato sia da astronomi e astrologi, ed era naturale applicare un disco orologio al piatto rotante per produrre un modello di lavoro del sistema solare. orologi semplici destinati principalmente per la notifica sono stati installati nelle torri, e non sempre richiedono quadranti o le mani. Avrebbero annunciato le ore canoniche o intervalli tra orari prestabiliti di preghiera. ore canoniche lunghezze variabili come i tempi di alba e tramonto spostati. I più sofisticati orologi astronomici avrebbero avuto quadranti o delle mani in movimento, e avrebbero mostrato il tempo in varie sistemi in tempo, tra ore italiche, ore canoniche, e il tempo misurato dagli astronomi, al momento. Entrambi gli stili di orologio ha iniziato l'acquisizione di caratteristiche stravaganti come automi. Nel 1283 un grande orologio è stato installato presso Dunstable Priory sua posizione al di sopra del pontile suggerisce che non era un orologio ad acqua. Nel 1292, Cattedrale di Canterbury installato un grande Horloge. Nel corso dei prossimi 30 anni ci sono brevi menzioni di orologi in un certo numero di istituzioni ecclesiastiche in Inghilterra, Italia e Francia. Nel 1322 un nuovo orologio è stato installato a Norwich, una sostituzione costosa per un orologio precedentemente installata nel 1273. Ciò ha avuto un grande (2 metri) quadrante astronomico con automi e campane. I costi dell'installazione incluso il lavoro a tempo pieno di due tecnici per due anni. Il primo anticipo importante nella costruzione di orologio si è verificato in Europa durante il 14 ° secolo. Si è riscontrato che la velocità di un peso cadente potrebbe essere controllato tramite una barra orizzontale oscillante attaccato ad un asse verticale con due sporgenze su esso che ha agito come scappamento, (scogliera come creste). Quando le sporgenze in presa con un dente di una ruota dentata condotta dal peso, momentaneamente arrestata la ruota girevole e peso. Questi più antico tipo di orologi meccanici è ancora visibile in Francia e in Inghilterra. La cattedrale di Strasburgo è stata la prima torre dell'orologio costruita (1352-1354) e funziona ancora oggi. Mentre l'Europa è cresciuta, ogni città ha dovuto trovare un modo per dire al tempo c'era l'accento sulla produttività e il lavoro. Verso la fine del 14 ° secolo, la molla ha iniziato a sostituire il peso in alcuni orologi. Questo progresso ha permesso per orologi che possono essere trasportati. Un problema con un orologio molla è che il meccanismo di scappamento deve sempre essere azionato con una forza costante. Il problema era che, come la molla svolto, ha perso il potere. Per risolvere questo problema, è stato introdotto il stackfreed. Si tratta di una molla in più che lavora contro il movimento quando la carica è completa. orologi Spring-driven sono stati sviluppati nel corso del 15 ° secolo, e questo ha dato i orologiai molti nuovi problemi da risolvere, come il modo di compensare la potenza cambiare fornito come svolto primavera. Il primo record di una lancetta dei minuti di un orologio è 1475, nel Almanus manoscritto del fratello Paul. Nel 1504 il primo pezzo volta portatile è stato inventato a Norimberga, in Germania da Peter Henlein. Sostituzione dei pesi unità pesanti autorizzati più piccoli (e portatili) orologi e orologi. Anche se rallentato come molla svolto, erano popolari tra individui ricchi causa delle loro dimensioni e del fatto che essi potrebbero essere messi su una mensola o tabella invece appeso al muro. Questi progressi nella progettazione sono stati precursori di cronometraggio veramente accurata. Nel 1577 la lancetta dei minuti è stato inventato da Jost Burgi per Tycho Brahe era un astronomo che aveva bisogno di orologi precisi per tenere traccia delle stelle. Nel corso dei secoli 15 e 16, orologeria fiorì, in particolare nelle città di Norimberga e di lavorazione dei metalli Augusta, e, in Francia, Blois. Alcuni degli orologi da tavolo più semplici hanno una sola volta di mantenimento a mano, con il quadrante tra gli indici delle ore di essere diviso in quattro parti uguali che fanno gli orologi leggibili con l'approssimazione di 15 minuti. Altri orologi erano mostre di artigianato e di abilità, incorporando indicatori astronomici e movimenti musicali. Lo scappamento croce-beat è stato sviluppato nel 1585 da Jobst Burgi, che ha anche sviluppato il remontoire. Burgis orologi precisi aiutato Tycho Brahe e Giovanni Keplero ad osservare eventi astronomici con maggiore precisione rispetto before. The primo disco di una seconda mano di un orologio è di circa 1560, su un orologio ora nella collezione Fremersdorf. Tuttavia, questo orologio non poteva essere precisi, e la seconda parte era probabilmente per indicare che l'orologio era working. The successivo sviluppo accuratezza verificato dopo 1657 con l'invenzione del pendolo. In 1656, il pendolo è stata incorporata nel clock, che portano a orologi meglio stimolati e più accurati. Sebbene abbastanza accurato, orologi accuratezza è stata notevolmente migliorata con l'introduzione del pendolo. Galileo avuto l'idea di utilizzare un bob oscillante per spingere il moto di un tempo dispositivo dicendo precedenza nel 17 ° secolo. Although Galileo Galilei, sometimes credited with inventing the pendulum, studied its motion as early as 1582, Galileos design for a clock was not built before his death. Christiaan Huygens pendulum clock was regulated by a mechanism with a natural period of oscillation. Huygens pendulum clock had an error of less than 1 minute a day, the first time such accuracy had been achieved. His later refinements reduced his clocks errors to less than 10 seconds a day. Around 1675 Huygens developed the balance wheel and spring assembly, still found in some of todays wrist watches. This improvement allowed 17th century watches to keep time to 10 minutes a day. And in London in 1671 William Clement began building clocks with the new anchor or recoil escapement, a substantial improvement over the verge because it interferes less with the motion of the pendulum. In 1670, the English clockmaker William Clement created the anchor escapement, an improvement over Huygens crown escapement. Within just one generation, minute hands and then second hands were added. A major stimulus to improving the accuracy and reliability of clocks was the importance of precise time-keeping for navigation. The position of a ship at sea could be determined with reasonable accuracy if a navigator could refer to a clock that lost or gained less than about 10 seconds per day. Many European governments offered a large prize for anyone that could determine longitude accurately. Christiaan Huygens, however, is usually credited as the inventor. He determined the mathematical formula that related pendulum length to time (99.38 cm or 39.13 inches for the one second movement) and had the first pendulum-driven clock made. The pendulums swinging ensures that the protrusions move the gears wheels tooth by tooth while the motion of the protrusions keeps the pendulum moving. It was improved further by the Englishmen Robert Hooke who invented the anchor or recoil escapement. During the 16th and 17th centuries the need for accurate clocks while sailing across the oceans arose. While springs made clocks portable, they were not accurate for long periods. Hooke realized that a spring would not be affected by the ships motion as a pendulum would, but the available mainspring devices were not accurate enough for long periods of time until 1675, when the balance wheel, a very thin spiral hairspring (separate from the mainspring) whose inner end was secured to the spindle of a rotatable balance and whose outer end was fixed to the case of the timepiece. The spring stored or released energy during the rotation of the balance. John Harrisons chronometer no. 4, was in error by only 54 seconds after a sea voyage of 156 days. The balance wheel, hairspring, and mainspring, together with the anchor escapement, or improved escapements, still make up the basics of even todays modern watches. Introduction of jewels as bearings have further improved on this basic system. This improved the functioning of the gear train. In fact, this method is still used today. The greatest benefit of this method was that it allowed for very long pendulums with a swing of one second. The out growth of this invention was the walled pendulum clock where the weights and pendulum are completely enclosed in a case. Of course, most people are very familiar with these clocks with the most common being the Grandfather Clock. The reward was eventually claimed in 1761 by John Harrison, who dedicated his life to improving the accuracy of his clocks. His H5 clock is reported to have lost less than 5 seconds over 10 days. The excitement over the pendulum clock had attracted the attention of designers resulting in a proliferation of clock forms. Notably, the longcase clock (also known as the grandfather clock) was created to house the pendulum and works. The English clockmaker William Clement is also credited with developing this form in 1670 or 1671. It was also at this time that clock cases began to be made of wood and clock faces to utilize enamel as well as hand-painted ceramics. In 1721 George Graham improved the pendulum clocks accuracy to 1 second a day by compensating for changes in the pendulums length due to temperature variations. John Harrison, a carpenter and self-taught clock-maker, refined Grahams temperature compensation techniques and added new methods of reducing friction. By 1761 he had built a marine chronometer with a spring and balance wheel escapement that won the British governments 1714 prize (of over 2,000,000 in todays currency) offered for a means of determining longitude to within one-half degree after a voyage to the West Indies. It kept time on board a rolling ship to about one-fifth of a second a day, nearly as well as a pendulum clock could do on land, and 10 times better than required. On November 17, 1797, Eli Terry received his first patent for a clock. Terry is known as the founder of the American clock-making industry. Alexander Bain, Scottish clockmaker, patented the electric clock in 1840. The electric clocks mainspring is wound either with an electric motor or with an electro-magnet and armature. In 1841, he first patented the electromagnetic pendulum. Over the next century refinements led in 1889 to Siegmund Rieflers clock with a nearly free pendulum, which attained an accuracy of a hundredth of a second a day and became the standard in many astronomical observatories. A true free-pendulum principle was introduced by R. J. Rudd about 1898, stimulating development of several free-pendulum clocks. One of the most famous, the W. H. Shortt clock, was demonstrated in 1921. The Shortt clock almost immediately replaced Rieflers clock as a supreme timekeeper in many observatories. This clock consists of two pendulums, one a slave and the other a master. The slave pendulum gives the master pendulum the gentle pushes needed to maintain its motion, and also drives the clocks hands. This allows the master pendulum to remain free from mechanical tasks that would disturb its regularity. Watches run by small batteries were introduced in the 1950s. The balance of such an electric watch is kept in motion electromagnetically by a coil that is energized by an electronic circuit. The development of electronics in the twentieth century led to clocks with no clockwork parts at all. Time in these cases is measured in several ways, such as by the vibration of a tuning fork, the behavior of quartz crystals, the decay of radioactive elements or resonance of polycarbonates. Even mechanical clocks have since come to be largely powered by batteries, removing the need for winding. Types of Clocks Wikipedia Analog, Digital, Auditory, Quartz, Binary, Astronomical, Cartel, Cuckoo, Chiming, Floral, Other Clocks in the News. Why Pendulum Clocks Mysteriously Sync Up Live Science - July 24, 2015 The 350-year-old mystery of why pendulum clocks hanging from the same wall synchronize over time may finally be solved, scientists say. In 1665, Dutch physicist Christiaan Huygens, inventor of the pendulum clock, was lying in bed with a minor illness and watching two of his clocks hanging on a wall, said Henrique Oliveira, a mathematician at the University of Lisbon and co-author of a new study detailing the findings. Huygens noticed something odd: No matter how the pendulums on these clocks began, within about a half-hour, they ended up swinging in exactly the opposite direction from each other. The cause of this effect - what Huygens called an odd kind of sympathy - remained a mystery for centuries. But recently, scientists analyzing two pendulum clocks hanging from the same beam found that the clocks could influence each other through small forces exerted on the supporting beam. However, nobody tested properly the idea of clocks hanging on the same wall. Eternal Clock Could Keep Time After Universe Dies Live Science - September 26, 2012 The idea for an eternal clock that would continue to keep time even after the universe ceased to exist has intrigued physicists. However, no one has figured out how one might be built, until now. Researchers have now proposed an experimental design for a space-time crystal that would be able to keep time forever. This four-dimensional crystal would be similar to conventional 3D crystals, which are structures, like snowflakes and diamonds, whose atoms are arranged in repeating patterns. Whereas a diamond has a periodic structure in three dimensions, the space-time crystal would be periodic in time as well as space. The idea of a 4D space-time crystal was first proposed earlier this year by MIT physicist Frank Wilczek, though the concept was purely theoretical. Now a team of researchers led by Xiang Zhang of Californias Lawrence Berkeley National Laboratory has conceived of how to make one a reality. New fix for cosmic clocks could help uncover ripples in space-time PhysOrg - June 25, 2010 An international team of scientists including University of British Columbia astronomer Ingrid Stairs has discovered a promising way to fine-tune pulsars into the best precision time-pieces in the Universe. Quantum Logic Clock Based on Aluminum Ion is Now Worlds Most Precise Clock PhysOrg - February 4, 2010 Physicists at the National Institute of Standards and Technology have built an enhanced version of an experimental atomic clock based on a single aluminum atom that is now the worlds most precise clock, more than twice as precise as the previous pacesetter based on a mercury atom. Most Accurate Clock Ever: Crystal Of Light Clock Science Daily - February 18, 2008 A next-generation atomic clock that tops previous records for accuracy in clocks based on neutral atoms has been demonstrated by physicists at JILA, a joint institute of the Commerce Departments National Institute of Standards and Technology (NIST) and the University of Colorado at Boulder. The new clock, based on thousands of strontium atoms trapped in grids of laser light, surpasses the accuracy of the current U. S. time standard based on a fountain of cesium atoms. Atomic Time Lords: Atomic ticker clocks up 50 years BBC - June 2, 2005 The time-keeping device that governs all aspects of our lives, the atomic clock, is celebrating its 50th year. The first atomic clock, which uses the resonance frequencies of atoms to keep extremely precise time, was born at the UKs National Physical Laboratory. Atomic clocks form the standard for Coordinated Universal Time (UTC), which governs legal time-keeping globally. The clocks are vital for rafts of technologies, such as global satellite navigation, and TV signal timings. The Colonization of Space Reproduced with permission from Physics Today . 27(9):32-40 (September, 1974). copy 1974, American Institute of Physics. The late Gerard K. ONeill was professor of physics at Princeton University. Careful engineering and cost analysis shows we can build pleasant, self-sufficient dwelling places in space within the next two decades, solving many of Earths problems. New ideas are controversial when they challenge orthodoxy, but orthodoxy changes with time, often surprisingly fast. It is orthodox, for example, to believe that Earth is the only practical habitat for Man, and that the human race is close to its ultimate size limits. But I believe we have now reached the point where we can, if we so choose, build new habitats far more comfortable, productive and attractive than is most of Earth. Although thoughts about migration into space are as old as science fiction, the technical basis for serious calculation did not exist until the late 1960s. In addition, a mental quothangupquot 8212 the fixed idea of planets as colony sites 8212 appears to have trapped nearly everyone who has considered the problem, including, curiously enough, almost all science-fiction writers. In recent months I learned that the space pioneer Konstantin Tsiolkowsky, in his dreams of the future, was one of the first to escape that hangup. By chance, and initially almost as a joke, I began some calculations on the problem in 1969, at first as an exercise for the most ambitious students in an introductory physics course. As sometimes happens in the hard sciences, what began as a joke had to be taken more seriously when the numbers began to come out right. There followed several years of frustrating attempts to get these studies published. Friends advised that I take my ideas quotto the peoplequot in the form of physics lectures at universities. The positive response (especially from students) encouraged me to dig harder for the answers to questions about meteoroid damage, agricultural productivity, materials sources, economics and other topics. The results of that study indicate that we can colonize space, and do so without robbing or harming anyone and without polluting anything. if work is begun soon, nearly all our industrial activity could be moved away from Earths fragile biosphere within less than a century from now. the technical imperatives of this kind of migration of people and industry into space are likely to encourage self-sufficiency, small-scale governmental units, cultural diversity and a high degree of independence. the ultimate size limit for the human race on the newly available frontier is at least 20,000 times its present value. How can colonization take place It is possible even with existing technology, if done in the most efficient ways. New methods are needed, but none goes beyond the range of present-day knowledge. The challenge is to bring the goal of space colonization into economic feasibility now, and the key is to treat the region beyond Earth not as a void but as a culture medium, rich in matter and energy. To live normally, people need energy, air, water, land and gravity. In space, solar energy is dependable and convenient to use the Moon and asteroid belt can supply the needed materials, and rotational acceleration can substitute for Earths gravity. Space exploration so far, like Antarctic exploration before it, has consisted of short-term scientific expeditions, wholly dependent for survival on supplies brought from home. If, in contrast, we use the matter and energy available in space to colonize and build, we can achieve great productivity of food and material goods. Then, in a time short enough to be useful, the exponential growth of colonies can reach the point at which the colonies can be of great benefit to the entire human race. To show that we are technically able to begin such a development now, this discussion will be limited to the technology of the 1970s, assuming only those structural materials that already exist. Within a development that may span 100 years, this assumption is unrealistically conservative. We shall look at the individual space communities 8212 their structure and appearance and the activities possible for their inhabitants, their relation to the space around them, sources of food, travel between communities as well as to Earth, the economics of the colonies and plans for their growth. As is usual in physics, it is valuable to consider limiting cases for this study, the limits are an eventual full-size space community on a scale established by the strength of materials, and a first model, for which cost estimates can reasonably be made. The goals of the proposal will be clearer if we first discuss the large community. A cylindrical habitat The geometry of each space community is fairly closely defined if all of the following conditions are required: normal gravity, normal day and night cycle, natural sunlight, an earthlike appearence, efficient use of solar power and of materials. The most effective geometry satisfying all of these conditions appears to be a pair of cylinders. The economics of efficient use of materials tends to limit their size to about four miles in diameter, and perhaps about 16 miles in length. (See figure 1.) In these cylinder pairs, the entire land area is devoted to living space, parkland and forest, with lakes, rivers, grass, trees, animals and birds, an environment like most attractive parts of Earth agriculture is carried on elsewhere. The circumference is divided into alternating strips of land area quotvalleysquot) and window area (quotsolarsquot). The rotation period is two minutes, and the cylinder axes are always pointed toward the Sun. Figure 1. Section of a space-community main cylinder (top). The circumference is divided into alternating strips of land area (valleys) and window area (solars). Although the space-community valleys offer new landscaping opportunities and architectural possibilities, it is reassuring to note that certain Earth features can be recreated: the side view of a cylinder end cap (bottom) includes a mountain profile taken from an aerial photograph of a section of the Grand Teton range in Wyoming. Because the Moon is a rich source both of titanium and of aluminum, it is likely that these metals will be used extensively in the colonies. For conservatism, though, the calculation of the cylinder structure has been based on the use of steel cables, to form quotlongeronsquot (longitudinal members carrying the atmospheric forces on the end caps) and circumferential bands (carrying the atmospheric force and the spin-induced weights of the ground, of the longerons and of themselves). For details of this calculation and the assumptions it includes, see the box below. The steel cables are bunched to form a coarse mesh in the window areas. The bands there subtend a visual angle of 2.3 x10 -4 radians, about equal to the diffraction limit for the sunlight-adapted human eye, and so are nearly invisible. The windows themselves are of glass or plastic, subdivided into small panels. For the structure, steel cables are assumed to be formed into longerons (average thickness Deltar L ) and circular bands (average thickness Deltar B ). The value of Deltar L required is where R is the cylinder radius, rho o the atmospheric pressure and T the tension. For land density rho L and depth x L . and bands of density rho F . the total equivalent internal pressure p T is For an average soil depth of 150 cm, with an average density of 1.5 gm per cc, To arrive at a conservative value for T . we note that half a century ago, the working stress for suspension-bridge cables was 70,000 to 80,000 pounds per square inch ref 1 . At that time, D. B. Steinman ref 1 argued for the use of stresses over 100,000 psi. If we use 1920s steels, hardened to bring the yield point to 90 of the ultimate strength, and work at 75 of the yield point, the working stress can be 152,000 psi. If we take T as 150,000 psi and R as 3200 meters, the averaged surface mass density is 7.5 tons per square meter. In the window (solar) areas, the longerons can be 0.8-meter cables in stacks of four at 14-meter intervals. The bands can be in the same arrangement, but with a 1.5-meter diameter, and the mesh transparency will then be 84. Considerably larger values of R would result from the extensive use of titanium in the structure, together with a thinner layer of earth. There is no sharp upper limit on the size of a space-community cylinder with increasing size, though, a larger fraction of the total mass is in the form of supporting cables. The figure 3200 meters for radius R is somewhat arbitrary. Economy would favor a smaller size use of high-strength materials, or a strong desire for an even more earthlike environment, would favor a larger. Independent of size, the apparent gravity is earth-normal, and the air composition as well as the atmospheric pressure are those of sea level on Earth. For R equal to 3200 meters, the atmospheric depth is that of an Earth location at 3300 meters above sea level, an altitude where the sky is blue and the climate habitable: At any radius r within the cylinder we have The length of a day in each community is controlled by opening and closing the main mirrors that rotate with the cylinders. The length of day then sets the average temperature and seasonal variation within the cylinder. Each cylinder can be thought of as a heat sink equivalent to 3 x10 8 tons of water for complete heat exchange, the warnup rate in full daylight would be about 0.7 deg C per hour. As on Earth, the true warmup rate is higher because the ground more than a few centimeters below the surface does not follow the diurnal variation. Bird and animal species that are endangered on Earth by agricultural and industrial chemical residues may find havens for growth in the space colonies, where insecticides are unnecessary, agricultural areas are physically separate from living areas, and industry has unlimited energy for recycling. As we can see in figure 1, it is possible to recreate certain Earth features: the mountain profile is taken from an arieal photograph of a section of the Grand Teton range in Wyoming. The calculated cloud base heights as seen in the figure are typical of summer weather on Earth: For a dry adiabatic lapse rate of 3.1 deg per 300 meters and a dew-point lapse rate of 0.56 deg per 300 meters, relative humidity and a temperature range between zero and 32degC, the cloud base heights range between 1100 and 1400 meters. The agricultural areas are separate from the living areas, and each one has the best climate for the particular crop it is to grow. Gravity, atmosphere and insolation are earthlike in most agricultural cylinders, but there is no attempt there to simulate an earthlike appearence. Selected seeds in a sterile, isolated environment initiate growth, so that no insecticides or pesticides are needed. (The evolution time for infectious organism is long, and resterilization of a contaminated agricultural cylinder by heating would not be difficult.) All food can be fresh, because it is grown only 20 miles from the point of use. The agricultural cylinders can be evenly distributed in seasonal phase, so that at any given time several of them are at the right month for harvesting any desired crop. Figure 2 shows side and end views of a space community as a complete ecosystem. The main mirrors are made of aluminum foil and are planar. Moving these mirrors varies the angle at which sunlight hits the valleys (controlling the diurnal cycle), and the Sun appears motionless in the sky, as it does on Earth. The solar power stations, which consist of paraboloidal mirrors, boiler tubes and conventional steam-turbine electric generators, can provide the community with sufficient power, easily up to ten times the power per person now used (10 kw) in highly industrialized regions ref 2 . For such energy-rich conditions (120 kw per person) the power needed for a cylinder housing 100,000 people is 12,000 megawatts: The solar power incident on a cylinder end cap is 36,000 megawatts, adequate if the thermal efficiency is 33. Extra power plants near the agricultural ring would be needed for higher population density. Waste heat is sent into space by infrared radiators of low directionality. Figure 2. Space community as a whole is seen in side (top) and end (bottom) views For the end view, 37 of the 72 agricultural cylinders in a ring are shown the ring does not rotate as a whole. Note the lines of symmetry in both sections of the figure. The communities are protected from cosmic rays by the depth of the atmosphere and by the land and steel supporting structure, the bands and longerons being distributed where visual transparency is unnecessary. Meteoroid damage should not be a serious danger. Most meteoroids are of cometary rather than asteroidal origin and are dust conglomerates, possibly bound by frozen gases ref 3 a typical meteoroid is more like a snowball than like a rock. Spacecraft sensors have collected abundant and consistent data on meteoroids in the range 10 -6 to 1 gram, and the Apollo lunar seismic network is believed to have 100 detection efficiency for meteoroids ref 4 above 10 kg: Data from these sources are consistent with a single distribution law. The Prairie Network sky-camera data ref 5 , after substantial correction for assumed luminous efficiency, agree with data from the National Aeronautics and Space Administration for 10-gm meteoroids. The spacecraft and seismic data indicate a mean interval of about one-million years for a strike by a heavy (one ton) meteoroid on a space community of cross section 1000 square kilometers. Even such a strike should produce only local damage if the structure is well designed. For 100-gram meteoroids, the mean interval for a strike is about three years. From the combined viewpoints of frequency and of momentum carried, the size range from one to ten grams may need the most care in window design and repair methods. For total breakage of one window panel, Daniel Villani at Princeton has calculated a leakdown time of about 300 years. Meteoroid-damage control is, then, a matter of sensing and of regular minor repair rather than of sudden emergencies. Axial rotation and transport A key element in the design of the space colony is the coupling of two cylinders by a tension cable and a compression tower to form a system that has zero axial angular momentum and is therefore able to maintain its axis pointed toward the Sun without the use of thrusters. The force and torque diagram for this arrangement is seen in figure 3. To accelerate the cylinders up to the required rotational speed, static torque is transmitted through the compression framework that joins the two cylinders of a pair. For a spin-up time of three years, a constant 560,000 horsepower is needed this is 3 of the generator capacity of a cylinder. After spinup, the same motors can provide maintenance power for frictional losses and for attitude control about the spin axis. Each cylinders angular momentum is 1.5 x10 18 kg 2 rad per sec the torque needed to precess this angular momentum once each year is 3 x10 11 newton meters, corresponding to a constant force of 1200 tons on a 26-km lever arm. Figure 3. Force and torque diagram for a cylinder. Nondissipative static forces are used to precess spin angular momenta, so that cylinder axes always point toward the Sun. The phase difference of seasons between the two cylinders permits quotseasonal counterpoint, quot midsummer in one cylinder during midwinter in the other. Travel between the two requires no power and only nine minutes of time. They are only 90 km apart, and engineless vehicles can unlock from the outer surface of one cylinder at a preset time, move in free flight with the tangential velocity (180 meters per sec or 400 miles per hour) and lock on to the other cylinder at zero relative velocity. Travel between communities can also be carried out with simple engineless vehicles, accelerated in a computed direction by a stationary cable-pulling electric motor and decelerated by an arresting cable at the destination. The quotcable-carquot vehicles for such free flight need no fuel, no complex maintenance nor a highly trained crew, and should be inexpensive. Vehicle speeds permit travel among a total population larger than that of Earth within flight times of seven hours. (I have here assumed communities spaced at 200-km intervals, so that the maximum dimension of a planar cluster housing 4 billion people is 29,000 km. For a vehicle with acceleration 1g and the required travel time of seven hours, the acceleration length is 66 km.) With no need for aerodynamic design, the vehicles can be far more roomy and comfortable than the typical earthbound commercial jet. Life in the colonies The key statements so far have been based on known facts, on calculations that can be checked and on technology whose costs can be estimated realistically. The discussion, however, would be sterile without some speculations that must, of course, be consistent with the known facts. With an abundance of food and clean electrical energy, controlled climates and temperate weather, living conditions in the colonies should be much more pleasant than in most places on Earth. For the 20-mile distances of the cylinder interiors, bicycles and lowspeed electric vehicles are adequate. Fuel-burning cars, powered aircraft and combustion heating are not needed therefore, no smog. For external travel, the simplicity of engineless, pilotless vehicles probably means that individuals and families will be easily able to afford private space vehicles for low-cost travel to far distant communities with diverse cultures and languages. The quotrecreational vehiclesquot of the colonial age are therefore likely to be simple spacecraft, consisting of well furnished pressure shells with little complexity beyond an oxygen supply and with much the same arrangement of kitchen facilities and living space as are found today in our travelling homes. All Earth sports, as well as new ones, are possible in the communities. Skiing, sailing, mountain climbing (with the gravity decreasing linearly as the altitude increases) and soaring are examples. As an enthusiastic glider pilot, I have checked the question of thermal scales: The soaring pilots of the colonial age should find sufficient atmospheric instability to provide them with lift. At high altitudes, man-powered flight 8212 a nearly impossible dream on Earth 8212 becomes easy. A special, slowly rotating agricultural cylinder with water and fish can have gravity 10 -2 or 10 -3 times that on Earth for skin diving free of pressure-equalization problems. Noisy or polluting sports, such as auto racing, can easily be carried out in one of the cylinders of the external ring. The self-sufficiency of space communities probably has a strong effect on government. A community of 200,000 people, eager to preserve its own culture and language, can even choose to remain largely isolated. Free, diverse social experimentation could thrive in such a protected, self-sufficient environment. If we drop our limitation to present technology, the size of a community could be larger. One foreseeable development is the use of near-frictionless (for example, magnetic) bearings between a rotating cylinder and its supporting structure, which need not be spun. For eight tons per square meter of surface density and a tensile strength of 300,000 psi, R would be 16 km, the total area would 50,000 km 2. and the population would be between five million (low density) and 700 million (the ecological limit, the maximum population that can be supported). In Table 1 we see my estimate of the earliest possible schedule for space colonization, beginning with a model community in the late 1980s. From about the year 2014, I assume a doubling time of six years for the colonies that is, the workforce of a quotparentquot colony could build a quotdaughterquot colony within that time. In making these estimates I have calculated that the first model community would require a construction effort of 42 tons per man-year, comparable to the effort for large-scale bridge building on Earth. Full-size communities at high population density require 50 tons per man-year, and up to 5000 tons per man-year for low population density. For comparison, automated mining and shipping in Australia now reaches 200 tons per man-year averaged over a town ref 6 . Table 1: Possible Stages in the Development of Space Communities Population figures are for double unit higher figures are the approximate ecological limits, for conventional agriculture. In the long run, space-colony construction is ideally suited to automation. A colonys structure consists mainly of cables, fittings and window panels of standard modular form in a pattern repeated thousands of times. The assembly takes place in a zerogravity environment free of the vagaries of weather. By the time that the colonies are evolving to low population density, therefore, I suspect that very few people will be involved in their construction. Most of the workforce will probably be occupied in architecture, landscaping, forestry, zoological planning, botany and other activities that are nonrepetitive and require a sense of art and beauty. It is important to realize the enormous power of the space-colonization technique. If we begin to use it soon enough, and if we employ it wisely, at least five of the most serious problems now facing the world can be solved without recourse to repression: bringing every human being up to a living standard now enjoyed only by the most fortunate protecting the biosphere from damage caused by transportation and industrial pollution finding high-quality living space for a world population that is doubling every 35 years finding clean, practical energy sources preventing overload of Earths heat balance. I hesitate somewhat to claim for space-colonization the ability to solve one other problem, one of the most agonizing of all: the pain and destruction caused by territorial wars. Cynics are sure that humanity will always choose savagery even when territorial pressures are much reduced. Certainly the maniacal wars of conquest have not been basically territorial. Yet I am more hopeful I believe we have begun to learn a little bit in the past few decades. The history of the past 30 years suggests that warfare in the nuclear age is strongly, although not wholly, motivated by territorial conflicts battles over limited, nonextendable pieces of land. From the viewpoint of international arms control, two reasons for hope come to mind. We already have an international treaty banning nuclear weapons from space, and the colonies can obtain all the energy they could ever need from clean solar power, so the temptations presented by nuclear-reactor byproducts need not exist in the space communities. To illustrate the power of space-colonization in a specific, calculable situation, we trace the evolution of a worst-case example: Suppose the present population-increase rate were to continue on Earth and in the space colonies. In that case the total human population would increase 20,000-fold in a little over 500 years. Space-colonization would absorb even so huge a growth, as we shall see from our calculations. The total volume of material needed in a full-size community is 1.4 x10 9 cubic meters, and the material available in the asteroid belt (from which the later communities will be built) is estimated to be 4 x10 17 cubic meters, about one twenty-five hundredth the volume of Earth. For a present world population of 3.9 x 10 9 people and a growth rate ref 7 of 1.98 per year (the 1965-71 average), the asteroidal material would last 500 years, corresponding to a 20,000-fold population increase at low population density. In figure 4, we see the development of this worst-case problem. To hasten the solution of that problem, the initial space community population density is taken as the ecological limit the maximum number of people that can be supported with food grown within the communities, with conventional agriculture. Richard Bradfield has grown enough to feed 72 people per hectare by the techniques of double planting and multiple cropping, and with the use of cuttings for livestock feed. These results ref 8, as published and also as described to me by Bradfield, were obtained in the Phillipines, which has only a nine-month growing season and less than ideal weather conditions. Calculations based on his figures, but assuming an ideal twelve-month season, indicate that the colonies should be able to support 143 people per hectare with a diet of 3000 calories, 52 grams of usable protein and 4.3 pounds of total food per person per day ref 9 . Much of the protein would come from poultry and pork. The two main cylinders of Model 1 should then be able to support up to 10,800 people, and the corresponding ecological limit for a full-size community would be 20 million people. At this limit, all the colonists would have a high standard of living, but in apartment-house living conditions, looking out over farmland. For a community limit of 13-million people, the main cylinders could be kept free of agriculture. Figure 4. Effectiveness of space colonization in solving a hypothetical quotworst casequot population-growth problem. The case considered assumes no reduction of population growth rate either on Earth or in the space colonies. Here P E is the population of Earth, P S that of space, and A S A E the ratio of land area in space (all usable) to total land area of Earth. Both P E and P S A S reach stable, relatively low values. Changes within wide limits in the assumed input numbers do not affect the reaching of a stable solution, nor do they affect the final stable values of P E and P S A S . This figure is an example of the power of space-colonization, not a prediction. By about 2050, then, figure 4 indicates that emigration to the colonies could reverse the rise in Earths population, and that the acceleration of the solution could be dramatically fast: Within less than 30 years, Earths population could be reduced from a peak of 16.5 billion people to whatever stable value is desired. I have suggested 1.2 billion as a possible optimum it corresponds to the year 1910 in Earth history. The reduction in population density in the space communities could be equally rapid, and within another 40 years new construction could thin out the communities to a stable density of 1.43 people per hectare, about one hundredth of the ecological limit. The total land area in the colonies would then be more than three times that of Earth. We can hope that, in contrast to this worst-case example, some progress toward zero population growth ref 10 will be made in the next 75 years. Any such progress will hasten the solution, reduce Earths population peak, and hasten the day when the population densities on Earth as well as in the colonies can be reduced to an optimum value. Building the first colony A responsible proposal to begin the construction of the first colony must be based on a demonstration, in some detail, of one workable plan with realistic cost estimates. I emphasize two points about any such plan: The details presented should be thought of simply as an existence proof of feasibility and many variations are possible. The optimum design and course of action can only be decided on after study and consultation among experts in a number of fields. The nominal values for the first model colony are taken as: construction force, 2000 people population, 10,000 total mass, 500,000 tons. When the design and cost analysis are done in detail for the entire enterprise, the need to fit a budget may force some reduction in size. The initial estimates have been aimed at holding the cost equal to that of one project we have already carried through: Apollo. The choice of 10,000 as a target population ensures that, even with some reduction, Model 1 will be large enough to obtain economies of scale and to serve as an effective industrial base for the construction of Model 2. A much reduced colonization project would be little more than a renamed space station, perhaps able to maintain itself but incapable of building the larger models that are necessary if the program is ultimately to support itself. It is an essential feature of the colonization project that Earth should no longer have to support it after the first two or three stages. Ultimately, colonization could take place in the entire sphere, 3 x 10 17 km 2 in area, that surrounds the Sun at the distance we have evolved to prefer (the so-called quotDyson spherequot). For the first colony it is probably best to choose a particular point on that sphere, within easy range of both Earth and Moon, not so close as to be eclipsed often, and preferably stable against displacements in all three coordinates. The L4 and L5 Lagrange libration points satisfy all these conditions. They have the further advantage of forming only a very shallow effective-potential well ref 11 . Earth, Moon, Sun and the colony form a restricted four-body gravitational problem, for which the full solution has only been worked out within the past several years ref 12 . The stable motion is a quasielliptical orbit, of large dimensions, about L5. The maximum excursions in arc and radius are several tenths of the Earth-Moon distance. On the stable orbit there is room for several thousand colonies a long time will pass before colonization can fill so big an orbit. There are several key problems involved here, each of which appears to yield to an efficient solution in principle: reducing freight-shipment cost from the Earth to L5, the colony site minimizing the mass needed from Earth designing a device for low-cost transfer of materials from the Moon to L5. The first problem was considered by Robert Wilson (NASA), Eric Hannah and George Hazelrigg (Princeton) at a meeting held 9 and 10 May at Princeton (A Proceedings of this meeting will be published). Their conclusion was that the best method during the 1980s will probably be conventional chemical rockets 8212 specifically, the high-quality engines already being developed for the space shuttle. Among several variations possible, the common feature was reusability, and the cost estimates for shipment varied from 190 to 400 per pound, in 1972 dollars. The cost summary table (Table 4) therefore assumes 425 per pound. To reduce the mass needed from Earth, most of the repetitive structural members (aluminum) and window panels (glass) must be produced at L5 from lunar material. A further, important saving is made by getting 89 of the mass of needed water from oxygen in the plentiful lunar-surface oxides, bringing only 11 of the water mass as liquid hydrogen from Earth. Of the 500,000-ton total mass (see Table 2) for the Model 1 colony, 98 can be obtained from the Moon. The elements most needjed are aluminum, titanium, silicon and oxygen. Lunar surface soil is usable for agriculture, with the addition of nitrates and small amounts of trace elements. The remaining 10000 tons must come from the Earth. Table 2. Masses of Materials Required for Model 1 (Metric tons) Includes replenishable reserves to be used to initiate construction of Model 2, and so are higher than the minima required for Model 1. For 100 MW plant. To bring the total cost within practical limits, we must develop a low-cost method for transporting raw materials from the Moon to the construction site. The discussion of transport methods should be taken as an existence proof rather than as a detailed design. There may very well be better methods than those I have considered however, it is enough to show two solutions that appear to be workable. Both use the two great advantages of the lunar environment: an excellent vacuum and a very low escape velocity, about 1.5 miles per sec, less than one quarter of the escape velocity from Earth. To bring a kilogram to L5 from the Moon takes less than 5 of the energy needed to take a kilogram from Earth. Both methods assume electric power from a conventional steam-electric power plant that uses solar energy, and both assume that the system runs only during the lunar day, the night being used for scheduled maintenance, crew rest and possibly materials processing. I have also assumed another factor of two lost to system breakdowns. Overall then, each system is assumed to be running only one week in four. The first method, called quotRPLquot for rotary pellet launcher, is a symmetric, two-arm propeller-like device, running at constant speed. (See box below for description). To transfer 500 tons in six years, about 26 such RPLs would be needed, for a total power of 32 MW. Precise steering is carried out by a linear electromagnetic deflection-plate system after the launching, to hold down the pellet dispersion and permit easy collection. Rotary pellet launcher The rotary launcher is assumed to be a symmetric two-arm propeller-like device, running at constant speed, with launching arms of ten-meter radius. Mass: 10 tons Rotation rate: 2300rpm Tip speed: 2400 msec (escape velocity) Power: 1600 horsepower The transfer rate per launcher is 3250 tons per year for the transfer of 5-gm pellets, assuming a 25 duty cycle. The strength-to-mass ratio for the launcher is within the range attainable by boron-filament technology: An aluminum matrix containing boron grown on tungsten cores is calculated to have a yield stress of 322,000 psi and average density 4.1, so that rho T 1.85 x 10 -6 Here rho is the density and T the tension in MKS units. For uniform stress, the ratio of arm radii at the base and the tip r 1 and r 2 ) is where v is the escape velocity. For r 1 r 2 less than 50, rho T must be less than 2.08 x 10 -6 . The alternative method, called quotTLAquot for transport linear accelerator, uses the technology of dynamic magnetic levitation and the linear synchronous motor. The TLA is a recirculating system of small, passive vehicles (buckets), each having no moving parts but containing superconducting coils. The bucket accelerates a 9-kg payload to escape speed along a magnetic-levitation, linear-synchronous track. Deceleration then releases the payload, the bucket slows to a moderate speed, and is recirculated to receive another payload. Table 3 shows some guideline parameters. The mass estimate is 1500 tons, of which about 80 is in power-generation and power-handling equipment. In six years, running 25 of the time, the TLA can transport over 300 times its own weight. (For a short bibliography of early work on the possibilities of electromagnetic launching, before the development of dynamic magnetic levitation, see reference 13 .) Table 3. Guideline Parameters for Transport Linear Accelerator The cost saving due to the presence of Model 1 can be divided as follows: production, 25,000 lbsman-year workforce, 4000 people transport costs, 250lb. The saving over the eight years needed to complete the colony is thus a total of 200 x 10 9 . We can also see in Table 4 that the economic payoff from the construction of the first community will come quickly, during construction of the second. That payoff will be in the form of transport costs saved because tools and fabricated structures will be made from lunar material at Community 1 rather than on Earth. The first colony can apparently pay for itself in one or two years, and, by its presence, can keep the annual cost of building Community 2 8212 with its 100,000 to 200,000 people 8212 at about the same level as for Community 1. After that, construction costs for models 3, 4 and so on, should taper off as space-based industry becomes stronger, and as the wide range of chemical elements in the asteroids are used. We can speculate that the second or third colony may begin to pay back its construction cost in additional ways, for example by the manufacture of high-strength single crystals ref 14 in the zerogravity, high-vacuum environment that surrounds it, and by the manufacture of titanium products. To follow the economics as far as Model 3 would be too speculative its costs to Earth will mainly be those of transporting its one to two million inhabitants to L5. Its earliest possible completion date is estimated at just after the turn of the century (28 years forward in time going back the same number of years brings us to the era of the V2 rocket, more than ten years before the first artificial satellite). Around the year 2000, a fully reusable chemical rocket system could transport payloads to L5 at a cost of about 100 per pound (again, in 1972 dollars). A prospective colonist could therefore save enough money (one or two years salary) to emigrate with his family of three. The near certainty of continued advances in propulsion systems suggests that the actual costs will be lower. By the middle years of the next century, and possibly earlier, production costs at L5 should be lower than on Earth. My reasons for this belief are that: the asteroid belt is a rich source of raw materials, already exposed and differentiated. transport from the belt to L5 can be done in a way analogous to ocean freight on Earth that is, in very large units, with low fuel costs and very small crews. In space, it may be most practical to eliminate the freighter hulls entirely. A TLA-type reaction motor can run on free solar power and transport an entire asteroid to L5, perhaps with no crew at all. food-raising costs, production costs and shipping costs among the communities should all be lower than on Earth because of ideal growing conditions, proximity of farms to consumers, availability of unlimited solar power and the convenience of zero-gravity and high-vacuum environments for production and transportation. If we are so prodigal as to run through the entire material of the asteroid belt in the next 500 years, we can even gain another 500 years by using up the moons of the outer planets. Long before then, I hope we will have slowed the growth of the human population. And I feel sure that long before then a modified version of a space community will have travelled to a nearby star. I am left with the desire to communicate two aspects of this work more completely. On the one hand, I would like to display for review more of the details of calculations and references than is possible here. And on the other hand, I am acutely aware of the need for discussion outside our own group of physics-oriented people. This work should be discussed and debated as widely as possible, by people with a range of technical and artistic talents, and by people who claim no special talent beyond the ability to work hard for a worthwhile goal. I hope I have conveyed at least a little of the sense of excitement that I have enjoyed over the past few years as each serious problem has appeared to yield to a solution, as well as how much more remains to be done and how much need there is for good ideas and hard work. For private communications leading to references, I thank Donald Gault, Barry Royce, Richard Johnson, George Hazelrigg and John Breakwell. And it is a special pleasure to thank those who encouraged me to continue this work in the years when it was little known, particularly George Pimentel, Freeman Dyson, Brian OLeary, Roman Smoluchowski, Richard Feynman and John Tukey. I am also grateful to Michael Phillips of the Point Foundation, which supported the first public meeting on this subject. G. A. Hool, W. S. Kinne, Movable and Long Span Steel Bridges, McGraw-Hill, New York, (1943), page 328 D. B. Steinman, A Practical Treatise on Suspension Bridges, John Wiley, New York (1929), page 236. S. F. Singer, Scientific American . September 1970, page 174.Meteoroid Environment Model 8212 1969 (Near Earth to Lunar Surface), NASA SP-8013.G. Latham, J. Dorman, F. Duennebier, M. Ewing, D. Lammlein, Y. Nakamura, Moonquakes, Meteorites and the State of the Lunar Interior, and Lunar Seismology, in Abstracts of the Fourth Lunar Science Conference, 1973 . Lunar Science Institute, 3303 NASA Road 1, Houston, Texas 77058.R. E. McCrosky, Distributions of Large Meteoric Bodies, Smithsonian Astrophysical Observatory Special Report No. 280.K. MacLeish, Australias Wild, in National Geographic 143 . no. 2, 168, (1973).1970 World Population Data Sheet, Population Reference Bureau Inc, 1755 Massachusetts Ave, N. W. Washington, D. C. 20036.R. Bradfield, Multiple Cropping-Hope for Hungry Asia, in Readers Digest . October 1972, page 217.F. M. Lappe, Diet for a Small Planet, Ballantine Books, New York, (1971).The Limits of Development, Report by the Systems Dynamics Group, Massachusetts Institute of Technology (1972), Club of Rome, Geneva. W. H. Michael Jr, Considerations of the Motion of a Small Body in the Vicinity of the Stable Libration Points of the Earth-Moon System, NASA TR-R-160 (1963).R. Kolenkiewicz, L. Carpenter, Stable Periodic Orbits About the Sun-Perturbed Earth-Moon Triangular Points, AIAA Journal 6 . no. 7, 1301 (1968) A. A. Kamel, Perturbation Theory Based an Lie Transforms and its Application to the Stability of Motion Near Sun-Perturbed Earth-Moon Triangular Libration Points, NASA CR-1622, August 1970.A. C. Clarke, J. Brit. Interplanetary Soc. 9 . 261(1950).H. C. Gatos, A. F. Witt, Crystal Growth Studies on Skylab, MIT News Release 14 May 1974. Register Today