Nombre: Esfera de Bernal; toro de Stanford; Cilindro de O’Neill

Nombre de: Respectivamente, el científico británico John Desmond Bernal, quien propuso la idea en 1929; un programa de estudio de verano llevado a cabo por la NASA en 1975 en la Universidad de Stanford; el físico de Princeton Gerard K. O’Neill en un libro de 1976 sobre colonización espacial.

Retratos de Ciencia Ficción seleccionados: Las estaciones espaciales parecidas a torus de Stanford se representan en la película de 1968 2001: Una odisea del espacio y Elysium de 2013. Un cilindro O’Neill modificado sirvió como base de la estación espacial Babylon 5 en la serie de televisión de la década de 1990 del mismo nombre, y en las novelas Rama de Arthur C. Clarke.

El deseo de vivir en nuevos lugares ha llevado a nuestra especie a asentarse en los climas más duros de la Tierra, desde desiertos hasta tundras. Algún día, ese mismo impulso (o, menos optimista, la devastación de nuestro mundo natal) podría llevarnos a colonizar el entorno más difícil de todos: el espacio.

Aunque suenan insondablemente futuristas, las estaciones espaciales que albergan a muchos miles de personas en realidad están dentro de nuestros conocimientos técnicos y de ingeniería. Los científicos han argumentado que es concebible que se construyan puestos de avanzada espaciales permanentes por menos de lo que los Estados Unidos gastan anualmente en sus fuerzas armadas.

En la década de 1970, por ejemplo, investigadores financiados por la NASA investigaron la viabilidad de diseños de colonias múltiples. Y tuvieron que hacerlo por menos de $35 mil millones (al norte de $200 mil millones en dólares de hoy). «Todo tenía que basarse en lo que estaba disponible en ese 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 décadas de antigüedad para tener en cuenta nuevos materiales como la fibra de carbono, así como robots modernos y potencia informática.

Ese taller de la década de 1970 produjo tres conceptos de diseño distintos que todavía son ampliamente referenciados hoy en día: la esfera de Bernal, el toro de Stanford y el cilindro de O’Neill. Así que los usaremos como guía de lo que se necesitaría para construir una colonia próspera en el espacio. Los tres diseños contienen esencialmente un espacio habitable girado para inducir la gravedad, con la diferencia clave en la forma utilizada.

El Bernal Esfera

Una Bernal esfera exterior. (Crédito de la Foto: Sociedad Espacial Nacional)

Una esfera de Bernal es esencialmente un globo de aproximadamente un tercio de milla de diámetro que gira casi dos veces por minuto para proporcionar gravedad similar a la de la Tierra a lo largo de su ecuador. (Esta sensación de gravedad artificial se desvanecería cerca de los polos.)

Alrededor de 10.000 personas podrían poblar el espacio interior, sus edificios bordeando la curva y apareciendo por encima de la superficie de la esfera.

Una Bernal esfera interior. (Crédito de la Foto: Rick Guidice/NASA)

El toro de Stanford

Un toro de Stanford, un tubo en forma de rosquilla de 430 pies de espesor con un diámetro que abarca 1,1 millas, gira una vez por minuto para producir su gravedad. La parte interna del tubo está abierta, como en el Elysium de película, o encerrada por un material transparente para dejar entrar la luz.

en El exterior de un toro de Stanford. Un espejo, situado por encima del toro, dirige la luz solar hacia el anillo de hábitat. (Crédito de la foto: Don Davis/NASA)

El toro albergaría a un número similar de colonos que la esfera. Horizontes estaría pendiente de distancia, hacia arriba, y el anillo del paisaje habitado sobre sus cabezas haría recién llegados desmayo. Seis radios conectan el anillo hábitat a un eje central donde la nave espacial puede atracar. Una masa estimada: 10 millones de toneladas.

El interior de un toro de Stanford. (Crédito de la foto: Don Davis/NASA)

El cilindro O’Neill

La tercera forma es el cilindro O’Neill, cuyo cuerpo principal tiene aproximadamente 5 millas de ancho y 20 millas de largo. Tres franjas de tierra se extenderían a lo largo del interior, con tres franjas intercaladas de igual tamaño que servían como ventanas gigantes selladas.

El enorme tamaño del cilindro significa que un giro suave de una revolución cada minuto y medio sería suficiente para la gravedad terrestre. Un problema, sin embargo, es que los objetos quieren girar alrededor de sus ejes largos, por lo que se necesitaría un sistema de control activo para mantener la tasa de giro de eje corto deseable. O’Neill también imaginó que los cilindros siempre vendrían en pares contrarrotantes para compensar los efectos giroscópicos desestabilizadores que harían que los cilindros se desviaran de sus ángulos orientados al sol previstos.

O’Neill cilindro interior. (Crédito de la foto: Rick Guidice/NASA)

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 desafíos de ingeniería insuperables. «Desde el punto de vista de la ingeniería, la estructura es muy fácil: los cálculos de ingeniería son totalmente válidos», dice Anders Sandberg, investigador del Instituto del Futuro de la Humanidad de la Universidad de Oxford, que ha estudiado conceptos de megaestructura.

Minar la Luna

El mayor problema es la logística. Lanzar suficiente material al espacio para construir una colonia costaría mucho dinero. Una apuesta mejor: establecer instalaciones de fabricación simples en el espacio diseñadas para usar materias primas extraídas de la luna o asteroides.

El verdadero ahorrador de costos que O’Neill imaginó sería instalar una gran catapulta electromagnética en la luna. Populares entre los aficionados como coilguns, estos dispositivos utilizan electroimanes para impulsar una carga útil magnetizable por un eje. Gracias a la débil gravedad de la luna, solo una sexta parte de la de la Tierra, lanzar un amplio material al espacio sería pan comido.

«Lo bueno de un lanzador electromagnético, una vez que se ha construido, los costos de lanzamiento son prácticamente cero», dice Stone. «No es necesario proporcionar combustible, solo electricidad, y eso se obtiene del sol mediante energía solar.»

Los ingredientes lunares o asteroidales crudos podrían ser moldeados molécula a molécula, gracias a la tecnología de impresión 3D, en la mayoría de los componentes necesarios para la colonia. «Sabemos por muestras de Apolo la composición de las rocas lunares y el suelo», dice Stone. «Hay mucho oxígeno, que necesitamos para respirar; mucho aluminio, que se necesita para las piezas estructurales; hay silicio, para las ventanas; y magnesio y titanio y otras cosas útiles.»

Otros elementos estructurales clave incluirían paneles solares para energía y espejos para inclinar la luz solar reflejada hacia los recintos del hábitat a través de sus ventanas. Los robots podrían manejar gran parte de la construcción en sí, guiados por humanos o trabajando de forma autónoma. El suelo y otros artículos específicos de la Tierra, como la vida silvestre, tendrían que ser transportados en alto con cierta dificultad.

Colonias Construidas para durar

Las colonias completas residirían en el punto Lagrangiano conocido como L5, una isla de estabilidad donde la atracción gravitacional de nuestro planeta, la luna y el sol se equilibran. Las áreas agrícolas dedicadas (ubicadas en tori adicionales fuera de la esfera de Bernal, o en las tapas de los cilindros de 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 las colonias de los impactos de meteoritos, la escoria sobrante de la fabricación podría acumularse como relleno en el exterior de la colonia. En general, dicen los expertos, los meteoritos deberían ser una molestia manejable.

«Un meteorito con suficiente velocidad cinética para romper un panel de ventana podría ocurrir cada tres años», dice Stone, basado en estudios del tema. Las ventanas estarían hechas de muchos paneles pequeños, por lo que uno se rompería de vez en cuando, sin problema, tomaría siglos para que el aire de la colonia se filtrara.

Proteger a los residentes de la radiación espacial dañina, sin embargo, es más complicado. Los rayos cósmicos del espacio profundo no podrían detenerse razonablemente si los humanos vivieran fuera de la protección de la atmósfera de nuestro planeta. Los residentes del espacio tendrían riesgos de cáncer ligeramente elevados, mitigables con exámenes frecuentes, dice Stone.

En cuanto a la radiación del sol, varias pulgadas de protección contra el agua bloquearían la mayor parte. Durante las erupciones solares raramente intensas, los colonos podían refugiarse en «refugios contra tormentas» densamente protegidos, no muy diferentes de las precauciones para los grandes eventos climáticos aquí en la Tierra.

Un beneficio: Las colonias espaciales serían inmunes a los desastres naturales terrestres. «En las colonias no habría terremotos, huracanes, tsunamis, volcanes», dice Stone. «Además, prácticamente controlas el clima en un cilindro O’Neill. Debido a que es tan grande, se formarían nubes de lluvia naturales allí.»

Ese nivel de control—y la oportunidad de prosperar en la frontera final—debería motivar a la humanidad a abandonar nuestro hogar planetario. Como escribió O’Neill en Physics Today en 1974: «Creo que ahora hemos llegado al punto en el que podemos, si así lo decidimos, construir nuevos hábitats mucho más cómodos, productivos y atractivos que la mayor parte de la Tierra.»