¿Cómo podríamos realmente construir una colonia en el espacio?
En nuestra serie megaestructuras cósmicas, Popular Mechanics explora algunos de los principales retos de ingeniería y diseño en la construcción de estructuras gigantescas para su uso por la humanidad en el espacio.
Por Adam Hadhazy
En nuestra serie megaestructuras cósmicas, Popular Mechanics explora algunos de los principales retos de ingeniería y diseño en la construcción de estructuras gigantescas para su uso por la humanidad en el espacio.
Por Adam Hadhazy
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| Vista desde el espacio de la estación espacial Elysium (Crédito: geeksofdoom.com) |
Actualmente se consideran tres conceptos clásicos de colonias espaciales. Sus nombres son: Esfera de Bernal, Toroide de Stanford y Cilindro de O'Neill; nombrados así respectivamente por el científico británico John Desmond Bernal, quien propuso la idea en 1929; un programa de estudio de verano celebrado por la NASA en 1975 en la Universidad de Stanford; por el físico de Princeton Gerard K. O'Neill en un libro de 1976 sobre la colonización del espacio.
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| Crédito: io9.com |
El deseo de vivir en nuevos lugares ha impulsado a nuestra especie a establecerse en los climas más duros de la Tierra, desde los desiertos hasta las tundras. Algún día, ese mismo impulso (o, siendo menos optimistas, la devastación a nuestro mundo de origen) puede llevarnos a colonizar el medio más difícil de todos: el espacio.
Aunque suenan insondablemente futuristas, las estaciones espaciales que albergan a miles de personas están en realidad bien dentro de nuestro know-how técnico y de ingeniería. Los científicos han argumentado que los puestos de avanzada espaciales permanentes podrían concebiblemente construirse por menos de lo que Estados Unidos gasta anualmente en sus fuerzas armadas.
De vuelta en la década de 1970, por ejemplo, los investigadores financiados por la NASA investigaron la viabilidad de múltiples diseños de colonias. Y tenían que hacerlo por menos de 35 mil millones de dólares (200 mil millones en dólares de hoy). "Todo tenía que ser sobre la base de lo que estaba disponible en el momento", dijo Jerry Stone, líder del proyecto SPACE (Study Project Advancing Colony Engineering) de la Sociedad Interplanetaria Británica, que ahora está actualizando los diseños de las décadas pasadas tomando nuevos materiales como la fibra de carbono, así como robots modernos y el poder de la computación.
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| Estación espacial Babylon 5 (Crédito: hotdvdcollection.com) |
Ese taller de 1970 produjo tres conceptos de diseño distintos que todavía hoy son ampliamente referenciados: la esfera de Bernal, el toroide de Stanford, y el cilindro de O'Neill. Así que vamos a utilizarlos como nuestra guía para lo que se necesitaría para construir una colonia próspera en el espacio. Todos los tres diseños contienen esencialmente un espacio de vida rotado para inducir la gravedad, con la diferencia clave en la forma utilizada.
La Esfera de Bernal
Una esfera de Bernal es esencialmente un mundo de alrededor de un tercio de milla de diámetro que gira casi dos veces por minuto para proporcionar gravedad similar a la Tierra a lo largo de su ecuador.
Alrededor de 10.000 personas podrían poblar el espacio interior, con sus edificios recubriendo la curva y apareciendo por encima a través de la extensión de la esfera.
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| Exterior de una esfera de Bernal. (Crédito de la foto: National Space Society) |
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| Interior de una esfera de Bernal. (Crédito de la foto: Rick Guidice/NASA) |
El Toroide de Stanford
Un toroide de Stanford es un tubo en forma de dona de 430 pies de espesor, con un diámetro que abarca 1,1 millas, girando una vez por minuto para producir su gravedad. La porción interior del tubo está abierto, como en la película Elysium, o encerrada por un material transparente para dejar entrar la luz.
El toroide albergaría un número similar de colonos como la esfera. Los horizontes descenderían hacia afuera, hacia arriba, y el anillo del paisaje habitado elevándose por encima haría suspirar a los recién llegados. Seis radios conectan el anillo hábitat a un hub central donde pueden atracar naves espaciales. Una estimación de la masa: 10 millones de toneladas.
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| El exterior de un toroide de Stanford. Un espejo, situado por encima del toroide, dirige la luz solar en el anillo hábitat. (Crédito de la imagen: Don Davis / NASA) |
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| El interior de un toroide de Stanford. (Crédito de la imagen: Don Davis / NASA) |
El Cilindro de O'Neill
La tercera forma es el cilindro de O'Neill, el cuerpo principal del mismo tiene unas 5 millas de ancho y 20 millas de largo. Tres franjas de tierra se extenderían a lo largo del interior, con tres franjas de tamaño igual intercaladas que sirven como gigantes ventanas selladas.
El enorme tamaño del cilindro significa que un giro suave de una vuelta cada minuto y medio sería suficiente para tener la gravedad terrestre. Un problema, sin embargo, es que los objetos quieren girar alrededor de sus largos ejes, por lo que un sistema de control activo sería necesario para mantener la velocidad de giro deseable del eje corto. O'Neill también prevé que los cilindros siempre vendrían en parejas girando en sentido contrario para compensar los desestabilizadores efectos giroscópicos que podrían causar que los cilindros se aparten de sus pretendidos ángulos orientados hacia el Sol.
Si bien cualquiera de estas colonias espaciales sería mucho más vasta que EL proyecto de infraestructura espacial más grande de la humanidad hasta la fecha, la Estación Espacial Internacional, sus diseños no plantearían problemas de ingeniería insuperables. "Desde el punto de vista de ingeniería, la estructura es muy fácil -los cálculos de ingeniería son totalmente válidos", dice Anders Sandberg, un investigador en el Instituto para el Futuro de la Humanidad de la Universidad de Oxford, que ha estudiado los conceptos de las megaestructuras.
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| Interior del cilindro O'Neill. (Crédito de la foto: Rick Giudice / NASA) |
Minería de la Luna
El problema más grande es la logística. Cohetes con suficiente material en el espacio para construir una colonia costaría mucho dinero. Una mejor opción: el establecimiento de instalaciones de fabricación simples en el espacio diseñadas para utilizar el mineral extraído de la Luna o los asteroides.
El verdadero ahorrador de costos que O'Neill imaginó sería la instalación de una gran catapulta electromagnética en la Luna. Estos dispositivos utilizan electroimanes para impulsar una carga útil magnetizable por un hueco. Gracias a la débil gravedad de la Luna, de sólo una sexta parte de la de la Tierra, arrojar gran cantidad de material en el espacio sería como un pedazo de pastel.
"Lo bueno de un lanzador electromagnético, una vez que se ha construido, es que los costes de lanzamiento son más o menos de cero", dice Stone. "Usted no tiene que proporcionar el combustible, sólo la electricidad, y se obtiene del Sol por lo que sería energía solar".
Los ingredientes lunares o asteroidales brutos podrían ser modelados molécula por molécula, gracias a la tecnología de impresión 3D, en la mayoría de los componentes necesarios para la colonia. "Sabemos a partir de muestras de las Apolo la composición de las rocas lunares y del suelo", dice Stone. "Hay un montón de oxígeno, que necesitamos para respirar, un montón de aluminio, que es necesario para las piezas estructurales; hay silicio, para las ventanas, y el magnesio y el titanio y otras cosas útiles".
Otros elementos estructurales clave incluirían paneles solares para la energía, y los espejos en ángulo que reflejarán la luz solar en los recintos de los hábitat a través de sus ventanas. Los robots podrían manejar gran parte de la construcción misma, guiada por los seres humanos o trabajar de forma autónoma. El suelo y otros artículos específicos de la Tierra, tales como la vida silvestre, tendrían, con cierta dificultad, que ser enviados a lo alto.
Colonias construidas para durar
Las colonias completas residirían en el punto de Lagrange conocido como L5, una isla de estabilidad, donde la atracción gravitacional de nuestro planeta, la Luna, y el Sol se equilibran. Zonas agrícolas dedicadas (ubicadas en espacios adicionales fuera de la esfera de Bernal, o en tapas de los extremos del cilindro O'Neill, con controles ambientales optimizados) mantendrían a los colonos bien alimentados con alimentos frescos. El comercio con otras colonias y la Tierra suministraría cualquier mercancía no disponible.
Para proteger a las colonias de los impactos de meteoritos, la escoria sobrante de fabricación podría ser construida como relleno en el exterior de la colonia. En general, los expertos dicen, los meteoritos deberían ser una molestia manejable.
"Un meteorito con suficiente velocidad cinética para romper un panel de la ventana puede ocurrir cada tres años", dice Stone, basado en los estudios de la cuestión. Las ventanas se pueden hacer de muchos pequeños paneles, por lo que si alguno se rompiera de vez en cuando, no habría problema -tomarían siglos para que el aire de la colonia se escapara.
Blindar a los residentes de la perjudicial radiación espacial, sin embargo, es más complicado. Los rayos cósmicos del espacio profundo no podrían razonablemente ser detenidos si los humanos vivieran fuera de la protección de la atmósfera de nuestro planeta. Los residentes espaciales habrían elevado ligeramente el riesgo de cáncer, mitigable mediante exámenes frecuentes, dice Stone.
En cuanto a la radiación del sol, varios centímetros de blindaje de agua bloquearían la mayor parte. Durante las raramente intensas llamaradas solares, los colonos podrían refugiarse en gruesos blindajes "refugios para tormentas", sin diferencia de las precauciones tomadas para los principales eventos climáticos en la Tierra.
Uno de los beneficios: las colonias espaciales serían inmunes a los desastres naturales terrenales. "En las colonias no habrían terremotos, ni huracanes, ni tsunamis, ni volcanes", dice Stone. "Además, más o menos se controlaría el clima en un cilindro de O'Neill. Porque es tan grande, que tendría las nubes de lluvia naturales formándose allí".
Ese nivel de control -y la posibilidad de prosperar en la frontera final de la humanidad- debe motivar para salir de nuestro hogar planetario. Como O'Neill escribió en Physics Today en 1974: "Creo que ahora hemos llegado al punto en que podemos, si así lo decidimos, construir nuevos hábitats mucho más cómodos, productivos y atractivos que en la mayor parte de la Tierra".
http://www.popularmechanics.com/science/space/deep/how-we-could-actually-build-a-space-colony-17268252?src=spr_FBPAGE&spr_id=1457_94883521
Modificado por orbitaceromendoza
El problema más grande es la logística. Cohetes con suficiente material en el espacio para construir una colonia costaría mucho dinero. Una mejor opción: el establecimiento de instalaciones de fabricación simples en el espacio diseñadas para utilizar el mineral extraído de la Luna o los asteroides.
El verdadero ahorrador de costos que O'Neill imaginó sería la instalación de una gran catapulta electromagnética en la Luna. Estos dispositivos utilizan electroimanes para impulsar una carga útil magnetizable por un hueco. Gracias a la débil gravedad de la Luna, de sólo una sexta parte de la de la Tierra, arrojar gran cantidad de material en el espacio sería como un pedazo de pastel.
"Lo bueno de un lanzador electromagnético, una vez que se ha construido, es que los costes de lanzamiento son más o menos de cero", dice Stone. "Usted no tiene que proporcionar el combustible, sólo la electricidad, y se obtiene del Sol por lo que sería energía solar".
Los ingredientes lunares o asteroidales brutos podrían ser modelados molécula por molécula, gracias a la tecnología de impresión 3D, en la mayoría de los componentes necesarios para la colonia. "Sabemos a partir de muestras de las Apolo la composición de las rocas lunares y del suelo", dice Stone. "Hay un montón de oxígeno, que necesitamos para respirar, un montón de aluminio, que es necesario para las piezas estructurales; hay silicio, para las ventanas, y el magnesio y el titanio y otras cosas útiles".
Otros elementos estructurales clave incluirían paneles solares para la energía, y los espejos en ángulo que reflejarán la luz solar en los recintos de los hábitat a través de sus ventanas. Los robots podrían manejar gran parte de la construcción misma, guiada por los seres humanos o trabajar de forma autónoma. El suelo y otros artículos específicos de la Tierra, tales como la vida silvestre, tendrían, con cierta dificultad, que ser enviados a lo alto.
Colonias construidas para durar
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| Estación espacial V, de 2001: Una odisea del espacio (Crédito: nasa.gov) |
Las colonias completas residirían en el punto de Lagrange conocido como L5, una isla de estabilidad, donde la atracción gravitacional de nuestro planeta, la Luna, y el Sol se equilibran. Zonas agrícolas dedicadas (ubicadas en espacios adicionales fuera de la esfera de Bernal, o en tapas de los extremos del cilindro O'Neill, con controles ambientales optimizados) mantendrían a los colonos bien alimentados con alimentos frescos. El comercio con otras colonias y la Tierra suministraría cualquier mercancía no disponible.
Para proteger a las colonias de los impactos de meteoritos, la escoria sobrante de fabricación podría ser construida como relleno en el exterior de la colonia. En general, los expertos dicen, los meteoritos deberían ser una molestia manejable.
"Un meteorito con suficiente velocidad cinética para romper un panel de la ventana puede ocurrir cada tres años", dice Stone, basado en los estudios de la cuestión. Las ventanas se pueden hacer de muchos pequeños paneles, por lo que si alguno se rompiera de vez en cuando, no habría problema -tomarían siglos para que el aire de la colonia se escapara.
Blindar a los residentes de la perjudicial radiación espacial, sin embargo, es más complicado. Los rayos cósmicos del espacio profundo no podrían razonablemente ser detenidos si los humanos vivieran fuera de la protección de la atmósfera de nuestro planeta. Los residentes espaciales habrían elevado ligeramente el riesgo de cáncer, mitigable mediante exámenes frecuentes, dice Stone.
En cuanto a la radiación del sol, varios centímetros de blindaje de agua bloquearían la mayor parte. Durante las raramente intensas llamaradas solares, los colonos podrían refugiarse en gruesos blindajes "refugios para tormentas", sin diferencia de las precauciones tomadas para los principales eventos climáticos en la Tierra.
Uno de los beneficios: las colonias espaciales serían inmunes a los desastres naturales terrenales. "En las colonias no habrían terremotos, ni huracanes, ni tsunamis, ni volcanes", dice Stone. "Además, más o menos se controlaría el clima en un cilindro de O'Neill. Porque es tan grande, que tendría las nubes de lluvia naturales formándose allí".
Ese nivel de control -y la posibilidad de prosperar en la frontera final de la humanidad- debe motivar para salir de nuestro hogar planetario. Como O'Neill escribió en Physics Today en 1974: "Creo que ahora hemos llegado al punto en que podemos, si así lo decidimos, construir nuevos hábitats mucho más cómodos, productivos y atractivos que en la mayor parte de la Tierra".
http://www.popularmechanics.com/science/space/deep/how-we-could-actually-build-a-space-colony-17268252?src=spr_FBPAGE&spr_id=1457_94883521
Modificado por orbitaceromendoza
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