nume: Bernal sphere; Stanford torus; O ‘Neill cylinder

numit pentru: respectiv, omul de știință britanic John Desmond Bernal, care a propus ideea în 1929; un program de studiu de vară susținut de NASA în 1975 la Universitatea Stanford; fizicianul Princeton Gerard K. O’ Neill într-o carte din 1976 despre colonizarea spațiului.

portretizări științifico–fantastice selectate: stațiile spațiale asemănătoare torusului Stanford sunt descrise în filmul din 1968 2001: O Odisee Spațială și Elysium din 2013. Un cilindru O ‘ Neill modificat a servit ca bază a Stației Spațiale Babylon 5 în seria TV din anii 1990 cu același nume și în romanele Rama ale lui Arthur C. Clarke.

dorința de a trăi în locuri noi a determinat specia noastră să stabilească cele mai dure clime ale Pământului, de la deșerturi la tundre. Într-o zi, același îndemn (sau, mai puțin optimist, devastarea lumii noastre de origine) ne-ar putea determina să colonizăm cel mai dur mediu dintre toate: spațiul.

deși sună incredibil de futurist, stațiile spațiale care găzduiesc multe mii de oameni sunt de fapt bine în cunoștințele noastre tehnice și inginerești. Oamenii de știință au susținut că avanposturile spațiale permanente ar putea fi construite pentru mai puțin decât ceea ce Statele Unite cheltuiesc anual pentru armata sa.

în anii 1970, de exemplu, cercetătorii finanțați de NASA au investigat fezabilitatea mai multor proiecte de colonii. Și au trebuit să o facă pentru mai puțin de 35 de miliarde de dolari (la nord de 200 de miliarde de dolari în dolari de astăzi). „Totul trebuia să se bazeze pe ceea ce era disponibil la acea vreme”, a spus Jerry Stone, liderul proiectului Space al Societății interplanetare Britanice (proiectul de studiu avansarea coloniei Engineering), care actualizează acum proiectele vechi de zeci de ani pentru a lua în considerare materiale noi, cum ar fi fibra de carbon, precum și roboți moderni și putere de calcul.

acel atelier din anii 1970 a dat trei concepte distincte de design la care se face referire și astăzi: sfera Bernală, torusul Stanford și cilindrul O ‘ Neill. Așa că le vom folosi ca ghid pentru ceea ce ar fi nevoie pentru a construi o colonie înfloritoare în spațiu. Toate cele trei modele conțin în esență un spațiu de locuit rotit pentru a induce gravitația, diferența cheie fiind forma utilizată.

sfera Bernală

un exterior al sferei Bernale. (Credit Foto: O sferă Bernală este în esență un Glob de aproximativ o treime de milă în diametru care se rotește aproape de două ori pe minut pentru a oferi gravitație asemănătoare Pământului de-a lungul ecuatorului său. (Acest sentiment de gravitație artificială ar apărea în apropierea polilor.)

aproximativ 10.000 de oameni ar putea popula spațiul interior, clădirile lor căptușind curba și apărând deasupra capului clar de-a lungul întinderii sferei.

un interior al sferei Bernale. (Credit Foto: Rick Guidice/NASA)

torusul Stanford

Un torus Stanford, un tub în formă de gogoașă de 430 de picioare grosime, cu un diametru care se întinde pe 1,1 mile, se învârte o dată pe minut pentru a-și produce gravitația. Porțiunea interioară a tubului este deschisă, ca în filmul Elysium, sau închisă de un material transparent pentru a lăsa lumina.

exteriorul unui Torus Stanford. O oglindă, situată deasupra torului, direcționează lumina soarelui în inelul habitatului. (Credit foto: Don Davis/NASA)

torul ar adăposti un număr similar de coloniști ca sfera. Orizonturile s-ar înclina, în sus, iar inelul peisajului locuit care se ridică deasupra capului ar face ca noii veniți să leșine. Șase spițe conectează inelul habitat la un hub central unde navele spațiale pot andoca. O estimare de masă: 10 milioane de tone.

interiorul unui Torus Stanford. (Credit foto: Don Davis/NASA)

cilindrul O ‘Neill

a treia formă este cilindrul O’ Neill, al cărui corp principal are o lățime de aproximativ 5 mile și o lungime de 20 de mile. Trei benzi de pământ s-ar întinde de-a lungul interiorului, cu trei benzi de dimensiuni egale, intercalate, care servesc ca ferestre uriașe, sigilate.

dimensiunea uriașă a cilindrului înseamnă că o rotire ușoară de o revoluție la fiecare minut și jumătate ar fi suficientă pentru gravitația terestră. O problemă, totuși, este că obiectele doresc să se rotească în jurul axelor lor lungi, deci ar fi necesar un sistem de control activ pentru a menține rata de rotire dorită pe axa scurtă. O ‘ Neill a imaginat, de asemenea, că Cilindrii vor veni întotdeauna în perechi contra-rotative pentru a compensa efectele destabilizatoare, giroscopice, care ar determina Cilindrii să se abată de la unghiurile intenționate, orientate spre soare.

interiorul cilindrului O ‘ Neill. (Credit foto: Rick Guidice / NASA)

în timp ce oricare dintre aceste colonii spațiale ar fi mult mai vastă decât cel mai mare proiect de infrastructură Spațială al umanității până în prezent, Stația Spațială Internațională, proiectele lor nu ar reprezenta provocări inginerești insurmontabile. „Din punct de vedere al ingineriei, structura este foarte ușoară—calculele inginerești sunt total valabile”, spune Anders Sandberg, cercetător la Institutul Future of Humanity al Universității Oxford, care a studiat conceptele de megastructură.

minerit luna

problema mai mare este logistica. Aruncând suficient material în spațiu pentru a construi o colonie ar costa mulți dolari. Un pariu mai bun: stabilirea unor facilități simple de producție în spațiu concepute pentru a utiliza materii prime extrase de pe lună sau asteroizi.

adevăratul economizor de costuri pe care O ‘ Neill l-a imaginat ar fi instalarea unei catapulte electromagnetice mari pe lună. Populare printre pasionați ca puști, aceste dispozitive folosesc electromagneți pentru a propulsa o sarcină utilă magnetizabilă pe un arbore. Datorită gravității slabe a lunii, doar o șesime din cea a Pământului, aruncarea unui material amplu în spațiu ar fi o bucată de tort.”lucrul frumos despre un lansator electromagnetic, odată ce a fost construit, costurile de lansare sunt aproape zero”, spune Stone. „Nu trebuie să furnizezi combustibil, ci doar electricitate, iar acest lucru îl obții de la soare prin Energie solară.”

ingredientele brute lunare sau asteroidale ar putea fi modelate moleculă cu moleculă, datorită tehnologiei de imprimare 3D, în majoritatea componentelor necesare coloniei. „Știm din probele Apollo compoziția rocilor lunare și a solului”, spune Stone. „Există o mulțime de oxigen, de care avem nevoie pentru respirație; o mulțime de aluminiu, care este necesar pentru piese structurale; există siliciu, pentru ferestre; și magneziu și titan și alte lucruri utile.”

alte elemente structurale cheie ar include panouri solare pentru energie și oglinzi pentru a înclina lumina soarelui reflectată în incintele habitatelor prin ferestrele lor. Roboții ar putea gestiona o mare parte din construcția în sine, ghidați de oameni sau care lucrează autonom. Solul și alte obiecte specifice Pământului, cum ar fi viața sălbatică, ar trebui, cu unele dificultăți, să fie expediate în sus.

colonii construite pentru a rezista

coloniile finalizate ar locui în punctul Lagrangian cunoscut sub numele de L5, o insulă de stabilitate în care atracția gravitațională de pe planeta noastră, luna și soarele se echilibrează. Zonele agricole dedicate (situate în Tori suplimentare în afara sferei Bernal sau în capacele de capăt ale cilindrului O ‘ Neill, cu controale de mediu optimizate) ar menține coloniștii bine hrăniți cu alimente proaspete. Comerțul cu alte colonii și pământ ar furniza orice mărfuri indisponibile.

pentru a proteja coloniile de impactul meteoritului, resturile de zgură din fabricație ar putea fi construite ca umplutură pe exteriorul coloniei. În general, spun experții, meteoriții ar trebui să fie o problemă gestionabilă.”un meteorit cu o viteză cinetică suficientă pentru a sparge un panou de fereastră s-ar putea întâmpla la fiecare trei ani”, spune Stone, pe baza studiilor problemei. Ferestrele ar fi făcute din mai multe panouri mici, astfel încât unul să fie spart din când în când, nici o problemă—ar dura secole până când aerul coloniei să se scurgă.

protejarea rezidenților de radiațiile spațiale dăunătoare, totuși, este mai complicată. Razele cosmice din spațiul adânc nu ar putea fi oprite în mod rezonabil dacă oamenii ar trăi în afara protecției atmosferei planetei noastre. Locuitorii spațiului ar avea riscuri de cancer ușor crescute, atenuabile prin proiecții frecvente, spune Stone.în ceea ce privește radiațiile de la soare, câțiva centimetri de protecție împotriva apei ar bloca cea mai mare parte a acesteia. În timpul erupțiilor solare rareori intense, coloniștii s—ar putea refugia în „adăposturi de furtună”bine protejate-nu spre deosebire de măsurile de precauție pentru evenimentele meteorologice majore de aici de pe Pământ.

un beneficiu: coloniile spațiale ar fi imune la dezastrele naturale pământești. „În colonii nu ar exista cutremure, uragane, tsunami, vulcani”, spune Stone. „În plus, controlați destul de mult vremea într-un cilindru O’ Neill. Pentru că este atât de mare, ai avea nori naturali de ploaie care se formează acolo.”acest nivel de control—și șansa de a prospera în ultima frontieră—ar trebui să motiveze omenirea să părăsească casa noastră planetară. După cum a scris O ‘ Neill în Physics Today în 1974: „cred că am ajuns acum la punctul în care putem, dacă alegem acest lucru, să construim noi habitate mult mai confortabile, productive și atractive decât majoritatea Pământului.”