名前：バーナルスフィア;スタンフォードトーラス;オニールシリンダー

名前：それぞれ、1929年にアイデアを提案した英国の科学者ジョン*デズモンド*バーナル、1975年にスタンフォード大学でNASAが開催した夏の研究プログラム、プリンストンの物理学者ジェラルド*K*オニールは、宇宙植民地化に関する1976年の本で。 スタンフォード–トーラスのような宇宙ステーションは、1968年の映画”2001:A Space Odyssey”と2013年の”Elysium”に描かれている。 改造されたオニールのシリンダーは、1990年代の同名のテレビシリーズやアーサー-C-クラークのラマ小説でバビロン5宇宙ステーションの基礎となった。

新しい場所に住みたいという欲求は、砂漠からツンドラまで、地球の最も厳しい気候を解決するために私たちの種を駆り立てました。 いつか、その同じ衝動（または、楽観的ではない、私たちの家庭の世界への荒廃）は、私たちをすべての中で最も過酷な環境に植民地化させる可能性があ

彼らは計り知れないほど未来的に聞こえるが、何千人もの人々を収容する宇宙ステーションは、実際には私たちの技術的および工学的ノウハウの範 科学者たちは、恒久的な宇宙の前哨基地は、米国が毎年その軍隊に費やしているものよりも少ないために建設される可能性があると主張している。

1970年代には、例えば、NASAの資金提供を受けた研究者は、複数のコロニー設計の実現可能性を調査しました。 そして、彼らはless35億未満（今日のドルでnorth200億の北）のためにそれをしなければなりませんでした。 “すべては、当時利用可能であったものに基づいていなければならなかった、”ジェリー*ストーン、英国惑星間協会のプロジェクトスペース（研究プロジェクトアドバンスコロニーエンジニアリング）のリーダーは、今、このような考慮に炭素繊維などの新材料を取るために数十年前の設計を更新しているだけでなく、近代的なロボットやコンピューティングパワー。

その1970年代のワークショップでは、今日でも広く参照されている三つの異なる設計概念が得られました：ベルナル球、スタンフォードトーラス、オニール円筒。 だから我々はそれが宇宙で繁栄植民地を構築するために必要なものへの私たちのガイドとしてそれらを使用します。 三つのデザインはすべて、本質的に重力を誘発するために回転した生活空間を含み、主な違いは使用される形状である。

ベルナル球

ベルナル球の外観。 （写真クレジット: 国立宇宙協会）

ベルナル球は、本質的にその赤道に沿って地球のような重力を提供するために毎分ほぼ二回回転し、直径マイルの三分の一程度の地球 （この人工重力の感覚は、極の近くでピーターになるでしょう。）

約10,000人が内部空間に住むことができ、その建物は曲線を覆い、球体の広がりを横切って頭上にはっきりと現れます。

ベルナル球の内部。 （写真クレジット: Rick Guidice/NASA)

スタンフォード-トーラス

スタンフォード-トーラス、直径430フィートの厚さのドーナツ型のチューブは、1.1マイルに及ぶ、その重力を生成するために毎分一度回転します。 チューブの内側の部分は、映画エリジウムのように開いているか、または光を入れるために透明な材料で囲まれています。 P>

スタンフォードトーラスの外観。 トーラスの上にある鏡は、日光を生息地のリングに導きます。 (Photo Credit:Don Davis/NASA)

トーラスは、球と同じような数の入植者を避難させるでしょう。 地平線は上向きに傾き、頭上に急上昇する人が住んでいる風景のリングは新人を気絶させるでしょう。 六つのスポークは、宇宙船がドッキングすることができ、中央のハブに生息地のリングを接続します。 質量推定：10万トン。

スタンフォードトーラスの内部。 (写真クレジット:Don Davis/NASA)

オニールシリンダー

3番目の形状はオニールシリンダーで、本体の幅は約5マイル、長さは20マイルです。 土地の3つのストリップは、巨大な、密封された窓として機能する3等サイズ、散在したストリップで、内部に沿って伸びるだろう。

シリンダーの巨大なサイズは、毎分半の穏やかな回転が地球の重力に十分であることを意味します。 しかし、1つの問題は、オブジェクトが長軸を中心に回転したいので、望ましい短軸回転速度を維持するためにアクティブな制御システムが必要で オニールはまた、シリンダーが意図した太陽に面した角度から逸脱する不安定なジャイロ効果を相殺するために、シリンダーは常に反回転ペアで来ることを想定していた。

オニールシリンダー内部。 （写真クレジット：リックGuidice/NASA）

これらのスペースコロニーのいずれかが、これまでの人類最大の宇宙インフラプロジェクト、国際宇宙ステーションよりもはるかに広大であろうが、彼らの設計は乗り越えられない工学的課題を提起しないだろう。 “工学的な観点からは、構造は非常に簡単です—工学計算は完全に有効です”と、メガ構造の概念を研究しているオックスフォード大学のFuture of Humanity InstituteのリサーチフェローであるAnders Sandberg氏は述べています。

月の採掘

より大きな問題は物流です。 植民地を建設するのに十分な材料を宇宙に急上昇させることは大金を要するでしょう。 より良い賭け：月や小惑星から採掘された原材料を使用するように設計された宇宙に簡単な製造施設を確立する。

オニールが想定していた本当のコスト節約者は、月に大きな電磁カタパルトを設置することでした。 Coilgunsとして道楽者の間で普及して、これらの装置はシャフトの下の磁化可能なペイロードを推進するのに電磁石を使用する。 月の弱い重力のおかげで、地球の6分の1だけが、十分な材料を宇宙に投げることはケーキの一部になるでしょう。

“電磁ランチャーについての素晴らしいところは、それが構築されたら、打ち上げコストはかなりゼロです”とStone氏は言います。 「燃料を供給する必要はなく、電気だけを供給する必要があり、太陽エネルギーによって太陽からそれを得ることができます。”

生の月や小惑星の成分は、コロニーに必要な成分のほとんどに、3Dプリント技術のおかげで、分子ごとに分子を作ることができます。 「私たちはアポロのサンプルから月の岩と土の組成を知っています」とStone氏は言います。 “呼吸に必要な酸素がたくさんあり、構造部品に必要なアルミニウムがたくさんあり、窓にはシリコンがあり、マグネシウムやチタンなどの有用なも”

他の重要な構造項目は、エネルギーのための太陽電池パネル、およびそれらの窓を介して生息地のエンクロージャに反射した日光を角度にミラーが含 ロボットは、人間によって導かれたり、自律的に働いて、建設自体の多くを処理することができます。 土壌や野生動物などの他の地球固有のアイテムは、いくつかの困難で、空中に出荷する必要があります。

最後に建てられたコロニー

完成したコロニーは、私たちの惑星、月、太陽からの重力の引力がバランスをとる安定した島、L5として知られているラグランジアンポイントに存在するでしょう。 専用の農業地域（ベルナル球の外側の追加のトリ、または最適化された環境制御を備えたオニールシリンダーのエンドキャップに位置する）は、植民者に新鮮な 他の植民地や地球との貿易は、利用できない製品を供給するでしょう。

隕石の衝突からコロニーを保護するために、製造からの残りのスラグは、コロニーの外観上のパディングとして構築することができます。 一般的に、専門家は、隕石は管理しやすい迷惑でなければならないと言います。「窓パネルを壊すのに十分な運動速度を持つ隕石は3年ごとに起こるかもしれません」とStone氏はこの問題の研究に基づいて述べています。 窓は多くの小さなパネルで作られているので、コロニーの空気が漏れるのに何世紀もかかるでしょう。

有害な宇宙放射線から住民を遮蔽することは、しかし、トリッキーです。 人間が私たちの惑星の大気の保護の外に住んでいた場合、深宇宙からの宇宙線は合理的に停止することができませんでした。 宇宙の住民は、頻繁なスクリーニングによって緩和可能な、わずかに上昇した癌のリスクを持っているだろう、とストーンは言います。

太陽からの放射線については、数インチの水遮蔽がそのほとんどをブロックするでしょう。 まれに激しい太陽フレアの間、入植者は厚く遮蔽された”嵐の避難所”に避難することができました。 一つの利点：スペースコロニーは、地上の自然災害に免疫されるだろう。

「植民地では、地震、ハリケーン、津波、火山はありません」とStone氏は言います。 “プラス、あなたはかなりオニールのシリンダー内の天気を制御します。 それはとても大きいので、あなたはそこに形成される自然な雨雲を持っているでしょう。”

そのレベルのコントロールと、最終的なフロンティアで繁栄するチャンスは、人類が私たちの惑星の家を離れるよう動機づけるはずです。 オニールは1974年に今日の物理学に書いたように：”私たちは今、私たちが選択すれば、地球のほとんどよりもはるかに快適で生産的で魅力的な新しい生息地”