Eine Bernal-Kugel außen. (Fotokredit: Eine Bernal-Kugel ist im Wesentlichen ein Globus mit einem Durchmesser von etwa einem Drittel einer Meile, der sich fast zweimal pro Minute dreht, um erdähnliche Schwerkraft entlang seines Äquators bereitzustellen. (Dieses Gefühl künstlicher Schwerkraft würde sich in der Nähe der Pole ausbreiten.)

Rund 10.000 Menschen könnten den Innenraum bevölkern, ihre Gebäude säumen die Kurve und erscheinen über Kopf klar über die Ausdehnung der Kugel.

Ein Bernal Sphere Interieur. (Fotokredit: Rick Guidice / NASA)

Der Stanford-Torus

Ein Stanford-Torus, ein 430 Fuß dickes donutförmiges Rohr mit einem Durchmesser von 1,1 Meilen, dreht sich einmal pro Minute, um seine Schwerkraft zu erzeugen. Der innere Teil der Röhre ist offen, wie im Film Elysium, oder von einem transparenten Material umgeben, um Licht einzulassen.

Das Äußere eines Stanford-Torus. Ein Spiegel, der sich über dem Torus befindet, lenkt das Sonnenlicht in den Habitatring. (Bildnachweis: Don Davis / NASA)

Der Torus würde eine ähnliche Anzahl von Kolonisten beherbergen wie die Kugel. Horizonte würden abfallen, nach oben, und der Ring der bewohnten Landschaft, der über ihnen aufsteigt, würde Neuankömmlinge ohnmächtig machen. Sechs Speichen verbinden den Habitatring mit einer zentralen Nabe, an der Raumfahrzeuge andocken können. Eine Massenschätzung: 10 Millionen Tonnen.

Das Innere eines Stanford Torus. (Bildnachweis: Don Davis / NASA)

Der O’Neill-Zylinder

Die dritte Form ist der O’Neill-Zylinder, dessen Hauptkörper etwa 5 Meilen breit und 20 Meilen lang ist. Drei Streifen Land würden sich entlang des Inneren erstrecken, mit drei gleich großen, durchsetzten Streifen, die als riesige, versiegelte Fenster dienen.

Die enorme Größe des Zylinders bedeutet, dass eine sanfte Drehung von anderthalb Umdrehungen pro Minute für die Erdanziehungskraft ausreichen würde. Ein Problem besteht jedoch darin, dass sich Objekte um ihre langen Achsen drehen möchten, so dass ein aktives Steuersystem erforderlich wäre, um die gewünschte kurzachsige Spinrate aufrechtzuerhalten. O’Neill stellte sich auch vor, dass die Zylinder immer in gegenläufigen Paaren kommen würden, um destabilisierende, gyroskopische Effekte auszugleichen, die dazu führen würden, dass die Zylinder von ihren beabsichtigten, der Sonne zugewandten Winkeln abweichen.

O’Neill Zylinderinnenraum. (Bildnachweis: Rick Guidice / NASA)

Obwohl jede dieser Weltraumkolonien weitaus größer wäre als das bisher größte Weltrauminfrastrukturprojekt der Menschheit, die Internationale Raumstation, würden ihre Entwürfe keine unüberwindlichen technischen Herausforderungen darstellen. „Aus technischer Sicht ist die Struktur sehr einfach — die technischen Berechnungen sind absolut gültig“, sagt Anders Sandberg, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Future of Humanity Institute der Universität Oxford, der Megastrukturkonzepte untersucht hat.

Mining the Moon

Das größere Problem ist die Logistik. Genug Material in den Weltraum zu schießen, um eine Kolonie zu bauen, würde viel Geld kosten. Eine bessere Wette: Einrichtung einfacher Produktionsstätten im Weltraum, die Rohstoffe verwenden, die vom Mond oder von Asteroiden abgebaut werden.Der wirkliche Kostensparer, den O’Neill sich vorstellte, wäre die Installation eines großen elektromagnetischen Katapults auf dem Mond. Beliebt bei Hobbyisten als Coilguns, Diese Geräte verwenden Elektromagnete, um eine magnetisierbare Nutzlast eine Welle hinunter zu treiben. Dank der schwachen Schwerkraft des Mondes, nur ein Sechstel der Erde, wäre es ein Kinderspiel, reichlich Material in den Weltraum zu werfen.

„Das Schöne an einer elektromagnetischen Trägerrakete ist, dass die Startkosten nach dem Bau so ziemlich Null sind“, sagt Stone. „Sie müssen keinen Brennstoff liefern, nur Strom, und das bekommen Sie von der Sonne durch Sonnenenergie.“

Die rohen Mond- oder Asteroidenbestandteile konnten dank der 3D-Drucktechnologie Molekül für Molekül zu den meisten Komponenten verarbeitet werden, die für die Kolonie benötigt werden. „Wir kennen aus Apollo-Proben die Zusammensetzung von Mondgestein und Boden“, sagt Stone. „Es gibt viel Sauerstoff, den wir zum Atmen brauchen; viel Aluminium, das für Strukturteile benötigt wird; es gibt Silizium für die Fenster; und Magnesium und Titan und andere nützliche Dinge.“Andere wichtige strukturelle Elemente wären Sonnenkollektoren für Energie und Spiegel, um reflektiertes Sonnenlicht durch ihre Fenster in Habitatgehege zu winkeln. Roboter könnten einen Großteil der Konstruktion selbst übernehmen, von Menschen geführt oder autonom arbeiten. Boden und andere erdspezifische Gegenstände, wie Wildtiere, müssten mit einigen Schwierigkeiten in die Höhe transportiert werden.

Kolonien für die Ewigkeit gebaut

Die fertigen Kolonien würden sich auf dem Lagrange-Punkt L5 befinden, einer Insel der Stabilität, auf der sich die Anziehungskraft unseres Planeten, des Mondes und der Sonne ausbalanciert. Spezielle landwirtschaftliche Flächen (in zusätzlichen Tori außerhalb der Bernal-Sphäre oder in den Endkappen des O’Neill-Zylinders mit optimierten Umweltkontrollen) würden die Kolonisten mit frischen Lebensmitteln versorgen. Der Handel mit anderen Kolonien und der Erde würde alle nicht verfügbaren Waren liefern.

Um die Kolonien vor Meteoriteneinschlägen zu schützen, konnten Schlackenreste aus der Herstellung als Polsterung auf der Außenseite der Kolonie aufgebaut werden. Im Allgemeinen, so die Experten, sollten Meteoriten ein überschaubares Ärgernis sein.“Ein Meteorit mit genügend kinetischer Geschwindigkeit, um eine Fensterscheibe zu zerbrechen, könnte alle drei Jahre passieren“, sagt Stone, basierend auf Studien zu diesem Thema. Die Fenster würden aus vielen kleinen Paneelen bestehen, so dass man hin und wieder zerschlagen würde, kein Problem — es würde Jahrhunderte dauern, bis die Luft der Kolonie ausströmte.

Die Abschirmung der Bewohner vor schädlicher Weltraumstrahlung ist jedoch schwieriger. Kosmische Strahlung aus dem Weltraum könnte vernünftigerweise nicht gestoppt werden, wenn Menschen außerhalb des Schutzes der Atmosphäre unseres Planeten lebten. Weltraumbewohner hätten ein leicht erhöhtes Krebsrisiko, das durch häufige Screenings gemildert werden könne, sagt Stone.

Was die Strahlung von der Sonne betrifft, würden mehrere Zentimeter Wasserabschirmung das meiste davon blockieren. Während selten intensiver Sonneneruptionen konnten Kolonisten Zuflucht in dicht abgeschirmten „Sturmunterkünften“ suchen — nicht anders als Vorsichtsmaßnahmen für große Wetterereignisse hier auf der Erde.

Ein Vorteil: Weltraumkolonien wären immun gegen irdische Naturkatastrophen. „In den Kolonien würde es keine Erdbeben, keine Hurrikane, keine Tsunamis, keine Vulkane geben“, sagt Stone. „Außerdem kontrollieren Sie das Wetter in einem O’Neill-Zylinder. Weil es so groß ist, würden sich dort natürliche Regenwolken bilden.“Dieses Maß an Kontrolle — und die Chance, an der letzten Grenze zu gedeihen – sollte die Menschheit motivieren, unser planetarisches Zuhause zu verlassen. Wie O’Neill 1974 in Physics Today schrieb: „Ich glaube, wir haben jetzt den Punkt erreicht, an dem wir, wenn wir uns dafür entscheiden, neue Lebensräume bauen können, die weitaus komfortabler, produktiver und attraktiver sind als der größte Teil der Erde.“