Hogyan tudnánk valójában építeni egy Űrkolóniát
név: Bernal sphere; Stanford tórusz; O ‘Neill henger
név: illetve John Desmond Bernal brit tudós, aki 1929-ben javasolta az ötletet; egy nyári tanulmányi program, amelyet a NASA tartott 1975-ben a Stanford Egyetemen; Gerard K. O’ Neill Princetoni fizikus egy 1976-os könyvben az űrkolonizációról.
válogatott Sci–Fi ábrázolások: a Stanford torus-szerű űrállomásokat az 1968-as 2001: A Space Odyssey című film és a 2013-as Elysium ábrázolja. Egy módosított O ‘ Neill henger szolgált a Babylon 5 űrállomás alapjául az 1990-es évek azonos nevű tévésorozatában, valamint Arthur C. Clarke Rama regényeiben.
az új helyeken való élet vágya arra késztette fajunkat, hogy a Föld legkeményebb éghajlatát rendezze, a sivatagoktól a tundrákig. Egy nap ugyanez a késztetés (vagy kevésbé optimista módon pusztítás az otthoni világunkra) arra késztethet minket, hogy gyarmatosítsuk a legkeményebb környezetet: az űrt.
bár felfoghatatlanul futurisztikusnak tűnnek, a sok ezer embernek otthont adó űrállomások valójában jól megfelelnek műszaki és mérnöki know-how-nak. A tudósok azzal érveltek, hogy az állandó űrállomásokat kevesebbért lehetne építeni, mint amennyit az Egyesült Államok évente költ a hadseregére.
Az 1970-es években például a NASA által finanszírozott kutatók több kolónia tervének megvalósíthatóságát vizsgálták. Kevesebb, mint 35 milliárd dollárért kellett megtenniük (a mai dollárban 200 milliárd dollártól északra). “Mindennek azon kellett alapulnia, ami akkoriban rendelkezésre állt”-mondta Jerry Stone, A Brit Interplanetary Society Project SPACE (Study Project Advancing Colony Engineering) vezetője, amely most frissíti az évtizedes terveket, hogy figyelembe vegye az új anyagokat, például a szénszálat, valamint a modern robotokat és a számítási teljesítményt.
Az 1970-es évek műhelye három különböző tervezési koncepciót hozott létre, amelyekre ma is széles körben hivatkoznak: a Bernal gömb, a Stanford torus és az O ‘ Neill henger. Így fogjuk használni őket, mint a mi útmutató, hogy mi lenne szükség, hogy építsenek egy virágzó kolónia az űrben. Mindhárom kialakítás lényegében egy olyan életteret tartalmaz, amely a gravitáció kiváltására forog, a legfontosabb különbség az alkalmazott forma.
A Bernal Sphere
a Bernal sphere külső. (Fotó Hitel: Nemzeti Űrtársaság)
a Bernal gömb lényegében egy másfél mérföld átmérőjű földgömb, amely percenként majdnem kétszer forog, hogy földszerű gravitációt biztosítson az egyenlítője mentén. (Ez az érzés a mesterséges gravitáció lenne peter ki a pólusok közelében.)
körülbelül 10 000 ember tudta benépesíteni a belső teret, épületeik a görbét szegélyezték, és a gömb kiterjedése fölött egyértelműen megjelentek.
Bernal gömb belső. (Fotó Hitel: Rick Guidice/NASA)
A Stanford Torus
a Stanford torus, egy 430 láb vastag fánk alakú cső, amelynek átmérője 1,1 mérföld, percenként egyszer forog, hogy előállítsa gravitációját. A cső belső része nyitva van, mint az Elysium filmben, vagy átlátszó anyaggal van körülvéve, hogy fényt engedjen be.
a Stanford tórusz külseje. A tórusz felett elhelyezkedő tükör a napfényt az élőhely gyűrűjébe irányítja. (Fotó jóváírás: Don Davis/NASA)
a tórusz hasonló számú gyarmatosítót menedéket nyújtana, mint a gömb. A horizontok lefelé, felfelé lejtenének, és a lakott táj gyűrűje, amely a feje fölött szárnyalna, az újonnan érkezőket elájulná. Hat küllő köti össze az élőhely gyűrűt egy központi csomóponttal, ahol az űrhajók dokkolhatnak. Tömegbecslés: 10 millió tonna.
a Stanford tórusz belseje. (Fotó: Don Davis/NASA)
az O ‘Neill henger
a harmadik alak az O’ Neill henger, amelynek fő teste körülbelül 5 mérföld széles és 20 mérföld hosszú. Három földcsík húzódna a belső tér mentén, három egyenlő méretű, egymással tarkított csík szolgál óriási, lezárt ablakként.
a henger hatalmas mérete azt jelenti, hogy másfél percenként egy fordulat enyhe centrifugálása elegendő lenne a földi gravitációhoz. Az egyik probléma azonban az, hogy az objektumok hosszú tengelyeik körül akarnak forogni, ezért aktív vezérlőrendszerre lenne szükség a kívánt rövid tengelyes Centrifugálási sebesség fenntartásához. O ‘ Neill azt is elképzelte, hogy a hengerek mindig ellentétesen forgó párokban érkeznek, hogy ellensúlyozzák a destabilizáló, giroszkópos hatásokat, amelyek miatt a hengerek eltérnek a tervezett, Nap felé néző szögektől.
O ‘ Neill henger belseje. (Fotó: Rick Guidice / NASA)
bár ezek az űrkolóniák sokkal hatalmasabbak lennének, mint az emberiség eddigi legnagyobb űrinfrastruktúra-projektje, a Nemzetközi Űrállomás, terveik nem jelentenek leküzdhetetlen mérnöki kihívásokat. “Mérnöki szempontból a szerkezet nagyon egyszerű-a mérnöki számítások teljesen érvényesek” – mondja Anders Sandberg, az Oxfordi Egyetem future of Humanity Intézetének kutatója, aki a Megastruktúra koncepcióit tanulmányozta.
A Hold bányászata
a nagyobb kérdés a logisztika. Ha elég anyagot juttatnánk az űrbe, hogy kolóniát építsünk, az nagy pénzbe kerülne. Jobb tét: egyszerű gyártási létesítmények létrehozása az űrben, amelyek célja a Holdból vagy aszteroidákból bányászott nyersanyagok felhasználása.
Az igazi költségtakarékos O ‘ Neill elképzelt lenne telepítése egy nagy elektromágneses katapult a Holdon. Népszerű a hobbisták körében, mint coilguns, ezek az eszközök elektromágnesek segítségével meghajtják a mágnesezhető hasznos teher egy tengelyen. A Hold gyenge gravitációjának köszönhetően a Földnek csak egyhatoda elegendő anyag dobása az űrbe egy darab sütemény lenne.
“az a szép dolog egy elektromágneses hordozórakétában, miután megépült, az indítási költségek nagyjából nulla” – mondja Stone. “Nem kell üzemanyagot biztosítanunk, csak elektromosságot, és ezt a napból kapjuk a napenergiával.”
a nyers holdi vagy aszteroid összetevőket molekuláról molekulára lehet alakítani, a 3D-nyomtatási technológiának köszönhetően, a kolóniához szükséges komponensek többségébe. “Az Apollo mintákból tudjuk a holdkőzetek és a talaj összetételét” – mondja Stone. “Sok oxigén van, amire szükségünk van a légzéshez; sok alumínium, ami szükséges a szerkezeti részekhez; van Szilícium az ablakokhoz; és magnézium, titán és más hasznos dolgok.”
további kulcsfontosságú szerkezeti elemek közé tartoznának az energiához szükséges napelemek, valamint a tükrök, amelyek a visszavert napfényt az ablakokon keresztül az élőhelyek burkolataiba szögezik. A robotok maguk is képesek kezelni az építkezés nagy részét, emberek vezetésével vagy autonóm módon dolgozva. A talajt és más Földspecifikus tárgyakat, mint például a vadon élő állatokat, némi nehézséggel a magasba kell szállítani.
tartós kolóniák
Az elkészült kolóniák az L5 néven ismert Lagrangi pontban laknak, a stabilitás szigetén, ahol a bolygónk, a hold és a nap gravitációs vonzereje egyensúlyban van. A dedikált mezőgazdasági területek (a Bernal gömbön kívüli további toriban vagy az O ‘ Neill henger végsapkáiban, optimalizált környezeti szabályozással) a telepeseket jól táplálják friss ételekkel. A más kolóniákkal és a földdel folytatott kereskedelem minden elérhetetlen árut szállítana.
a kolóniák meteorit-hatásokkal szembeni védelme érdekében a gyártásból származó maradék salak a kolónia külső oldalán párnázható. A szakértők szerint általában a meteoritoknak kezelhető kellemetlenségnek kell lenniük.
“egy olyan meteorit, amelynek elég kinetikus sebessége van ahhoz, hogy betörjön egy ablakpanelt, háromévente megtörténhet” – mondja Stone A kérdés tanulmányozása alapján. Az ablakok sok apró panelből készülnének, tehát az egyiket időnként összetörik, nem probléma—évszázadokba telik, amíg a kolónia levegője kiszivárog.
a lakosok védelme a káros űrsugárzástól azonban trükkösebb. A mély űrből származó kozmikus sugarakat ésszerűen nem lehet megállítani, ha az emberek bolygónk légkörének védelmén kívül élnek. Az űrlakóknak kissé megemelkedett a rák kockázata, amelyet a gyakori szűrések enyhíthetnek, Stone azt mondja.
ami a nap sugárzását illeti, több hüvelyk vízárnyékolás blokkolná a legtöbbet. A ritkán intenzív napkitörések során a gyarmatosítók vastagon árnyékolt “viharmenhelyeken”menekülhettek—nem ellentétben a nagy időjárási eseményekkel kapcsolatos óvintézkedésekkel itt a Földön.
egy előny: az Űrkolóniák immunisak lennének a földi természeti katasztrófákra. “A kolóniákban nem lennének földrengések, hurrikánok, szökőárak, vulkánok” – mondja Stone. “Ráadásul nagyjából egy O’ Neill hengerben irányítod az időjárást. Mivel olyan nagy, természetes esőfelhők képződnek benne.”a kontrollnak ez a szintje—és a végső határvidéken való boldogulás lehetősége—arra kell, hogy motiválja az emberiséget, hogy elhagyja bolygói otthonunkat. Ahogy O ‘ Neill írta a Physics Today-ben 1974-ben: “úgy gondolom, hogy elértük azt a pontot, ahol, ha úgy döntünk, új élőhelyeket építhetünk, amelyek sokkal kényelmesebbek, produktívabbak és vonzóbbak, mint a Föld nagy része.”