Nome: Bernal esfera; Stanford toro; O’Neill cilindro

Nomeados Para: Respectivamente, o cientista Britânico John Desmond Bernal, que propôs a idéia, em 1929; de verão, programa de estudo realizado pela NASA em 1975 na Universidade de Stanford, Princeton físico Gerard K. O’Neill em 1976 uma livro sobre a colonização do espaço. retratos selecionados de ficção científica: estações espaciais como Stanford torus são retratadas no filme de 1968 de 2001: A Space Odyssey e Elysium de 2013. Um cilindro modificado de O’Neill serviu como base da estação espacial Babylon 5 na série de TV de mesmo nome da década de 1990, e nos romances de Rama de Arthur C. Clarke. o desejo de viver em novos lugares levou a nossa espécie a estabelecer os climas mais severos da terra, de desertos a tundras. Um dia, esse mesmo desejo (ou, menos otimista, devastação para o nosso mundo natal) pode nos levar a colonizar o ambiente mais difícil de todos: o espaço. apesar de soarem incomensuravelmente Futuristas, as estações espaciais que abrigam milhares de pessoas estão realmente bem dentro do nosso know-how técnico e de engenharia. Cientistas argumentaram que postos avançados espaciais permanentes poderiam ser construídos por menos do que o que os Estados Unidos gastam anualmente em seus militares.na década de 1970, por exemplo, pesquisadores financiados pela NASA investigaram a viabilidade de vários projetos de colônias. E eles tiveram que fazê-lo por menos de US $35 bilhões (norte de US $200 bilhões em Dólares de hoje). “Tudo tinha que ser baseado no que estava disponível na época”, disse Jerry Stone, líder do projeto espacial da sociedade interplanetária Britânica (Study Project Advancing Colony Engineering), que agora está atualizando os projetos de décadas de idade para levar em conta novos materiais, como fibra de carbono, bem como robôs modernos e poder computacional.

That 1970 workshop yielded three distinct design concepts that are still widely referenced today: the Bernal sphere, the Stanford torus, and the O’Neill cylinder. Então vamos usá-los como guia para o que seria preciso para construir uma colónia próspera no espaço. Todos os três projetos contêm essencialmente um espaço vivo rodado para induzir a gravidade, com a diferença chave sendo a forma utilizada.

O Bernal Esfera

Um Bernal esfera exterior. (Crédito Fotográfico: Uma esfera de Bernal é essencialmente um globo com cerca de um terço de milha de diâmetro que gira quase duas vezes por minuto para fornecer gravidade terrestre ao longo de seu Equador. (Este sentimento de gravidade artificial iria peter para fora perto dos pólos.cerca de 10 mil pessoas poderiam povoar o espaço interior, seus edifícios alinhando a curva e aparecendo acima da superfície da esfera.

Um Bernal esfera interior. (Crédito Fotográfico: Rick Guidice/NASA)

the Stanford Torus

a Stanford torus, a donut-shaped tube 430 feet thick with a diameter spanning 1.1 miles, spins once per minute to produce its gravity. A parte interna do tubo está aberta, como no filme Elysium, ou fechada por um material transparente para deixar entrar a luz.

O exterior de uma Stanford toro. Um espelho, situado acima do toro, direciona a luz solar para o anel do habitat. (Crédito da foto: Don Davis/NASA)

O Toro abrigaria um número semelhante de colonos como a esfera. Horizontes se inclinariam para longe, para cima, e o anel da paisagem habitada subindo acima faria os recém-chegados desmaiar. Seis raios ligam o anel do habitat a um centro central onde as naves podem atracar. Uma estimativa de massa: 10 milhões de toneladas.

O interior de uma Stanford toro. (Foto creditada: Don Davis/NASA)

o cilindro de O’Neill

a terceira forma é o cilindro de O’Neill, cujo corpo principal tem cerca de 5 milhas de largura e 20 milhas de comprimento. Três faixas de terra se estenderiam ao longo do interior, com três faixas de tamanho igual, intercaladas servindo como janelas seladas gigantes. o tamanho enorme do cilindro significa que um giro suave de uma revolução a cada minuto e meio seria suficiente para a gravidade terrestre. Um problema, no entanto, é que os objetos querem rodar sobre seus eixos longos, de modo que um sistema de controle ativo seria necessário para manter a taxa de rotação de eixo curto desejável. O’Neill também imaginou que os cilindros sempre viriam em pares contra-rotativos para compensar efeitos desestabilizadores, giroscópicos que fariam com que os cilindros se afastassem de seus ângulos pretendidos, voltados para o sol.

O’Neill cilindro interior. (Foto Credit: Rick Guidice/NASA)

enquanto qualquer destas colônias espaciais seria muito mais vasto do que o maior projeto de infra-estrutura espacial da humanidade até à data, a Estação Espacial Internacional, seus projetos não representariam desafios de engenharia insuperáveis. “Do ponto de vista da engenharia, a estrutura é muito fácil—os cálculos de engenharia são totalmente válidos”, diz Anders Sandberg, um pesquisador do Instituto futuro da humanidade da Universidade de Oxford, que estudou conceitos de megastrutura. A maior questão é a logística. Atirar material suficiente para o espaço para construir uma colónia custaria muito dinheiro. Uma melhor aposta: estabelecer instalações de fabricação simples no espaço projetado para usar matérias-primas extraídas da lua ou asteroides.O verdadeiro economista que O’Neill imaginou seria a instalação de uma grande catapulta eletromagnética na lua. Popular entre os hobbyists como coilguns, estes dispositivos usam eletroímanes para impulsionar uma carga magnetizável em um poço. Graças à fraca gravidade da lua, apenas um sexto da terra, atirar material amplo para o espaço seria canja.

“a coisa boa sobre um lançador eletromagnético, uma vez que foi construído, os custos de lançamento são praticamente zero”, diz Stone. “Você não tem que fornecer combustível, apenas eletricidade, e você obtém isso do sol através da energia solar.”

os ingredientes lunares ou asteroides brutos poderiam ser formados molécula por molécula, graças à tecnologia de Impressão 3D, na maioria dos componentes necessários para a colônia. “Sabemos que Apolo prova a composição de rochas lunares e solo”, diz Stone. “Há muito oxigênio, que precisamos para respirar; muito alumínio, que é necessário para as partes estruturais; há silício, para as janelas; e magnésio, titânio e outras coisas úteis.”

outros itens estruturais importantes incluem painéis solares para energia, e espelhos para ângulo refletido luz solar em compartimentos de habitat através de suas janelas. Os robôs poderiam lidar com grande parte da construção em si, guiados por humanos ou trabalhando autonomamente. O solo e outros itens específicos da terra, como a vida selvagem, teriam, com alguma dificuldade, de ser enviados para o alto. as colônias completadas residiriam no ponto Lagrangiano conhecido como L5, uma ilha de estabilidade onde a atração gravitacional de nosso planeta, a lua e o sol se equilibram. Áreas agrícolas dedicadas (localizadas em tori adicional fora da esfera de Bernal, ou nas tampas finais do cilindro de O’Neill, com controles ambientais otimizados) manteriam colonos bem alimentados com alimentos frescos. O comércio com outras colônias e Terra forneceria qualquer mercadoria indisponível. para proteger as colónias de impactos de meteoritos, a escória remanescente da fabricação pode ser construída como estofamento no exterior da colónia. Em geral, os especialistas dizem que os meteoritos devem ser um incômodo manejável.

“um meteorito com velocidade cinética suficiente para quebrar um painel de janela pode acontecer a cada três anos”, diz Stone, baseado em estudos da questão. As janelas seriam feitas de muitos painéis pequenos, então um ser esmagado de vez em quando, não há problema—levaria séculos para o ar da colônia vazar para fora. proteger os residentes da radiação espacial nociva, porém, é mais complicado. Os raios cósmicos do espaço profundo não poderiam ser razoavelmente parados se os humanos vivessem fora da proteção da atmosfera do nosso planeta. Os residentes do espaço teriam riscos de cancro ligeiramente elevados, atenuáveis por exames frequentes, diz Stone.quanto à radiação do sol, vários centímetros de blindagem de água bloqueariam a maior parte dela. Durante erupções solares raramente intensas, os colonos podiam refugiar—se em “abrigos de tempestade”densamente protegidos-não ao contrário das precauções para grandes eventos meteorológicos aqui na Terra. um benefício: as colônias espaciais seriam imunes a desastres naturais terrestres. “Nas colônias não haveria terremotos, furacões, tsunamis, vulcões”, diz Stone. “Além disso, controlas o tempo num cilindro de O’Neill. Porque é tão grande, você teria nuvens de chuva naturais se formando lá.”

esse nível de controle—e a chance de prosperar na fronteira final—deve motivar a humanidade a deixar nosso lar planetário. Como O’Neill escreveu na física hoje em 1974: “acredito que agora chegamos ao ponto em que podemos, se assim quisermos, construir novos habitats muito mais confortáveis, produtivos e atraentes do que a maioria da Terra.”