El cilindro de O'Neill (también llamado colonia de O'Neill ) es un concepto de asentamiento espacial propuesto por el físico estadounidense Gerard K. O'Neill en su libro de 1976 The High Frontier: Human Colonies in Space . [1] O'Neill propuso la colonización del espacio para el siglo XXI, utilizando materiales extraídos de la Luna y más tarde de asteroides . [2]
Un cilindro O'Neill constaría de dos cilindros que giran en sentido contrario. Los cilindros girarían en direcciones opuestas para cancelar cualquier efecto giroscópico que, de otro modo, dificultaría mantenerlos apuntados hacia el Sol. Cada uno tendría 5 millas (8,0 km) de diámetro y 20 millas (32 km) de largo, conectados en cada extremo por una barra a través de un sistema de cojinetes . Su rotación proporcionaría gravedad artificial . [1]
Fondo
Mientras enseñaba física en la Universidad de Princeton , O'Neill asignó a sus estudiantes la tarea de diseñar grandes estructuras en el espacio exterior , con la intención de demostrar que vivir en el espacio podría ser deseable. Varios de los diseños pudieron proporcionar volúmenes lo suficientemente grandes como para ser adecuados para la habitación humana. Este resultado cooperativo inspiró la idea del cilindro y fue publicado por primera vez por O'Neill en un artículo de septiembre de 1974 de Physics Today . [3]
El proyecto de O'Neill no fue el primer ejemplo de este concepto. En 1954, el científico alemán Hermann Oberth describió el uso de cilindros habitables gigantes para viajes espaciales en su libro Menschen im Weltraum — Neue Projekte für Raketen- und Raumfahrt ( Gente en el espacio — Nuevos proyectos para cohetes y viajes espaciales ). En 1970, el autor de ciencia ficción Larry Niven propuso un concepto similar, pero a mayor escala, en su novela Ringworld . Poco antes de que O'Neill propusiera su cilindro, Arthur C. Clarke usó tal cilindro (aunque de construcción extraterrestre) en su novela, Rendezvous with Rama .
Islas
O'Neill creó [ ¿cuándo? ] tres diseños de referencia, apodados "islas":
Island One es una esfera giratoria que mide una milla (1,6 km) de circunferencia (1,681 pies (512 m) de diámetro), con personas que viven en la región ecuatorial (ver esfera de Bernal ). Un estudio posterior de NASA / Ames en la Universidad de Stanford desarrolló una versión alternativa de Island One: el toro de Stanford , una forma toroidal de 1.600 pies (490 m) de diámetro. [4]
Island Two tiene un diseño esférico, 5200 pies (1,600 m) de diámetro. [ cita requerida ]
El diseño Island Three , más conocido como cilindro O'Neill, consta de dos cilindros que giran en sentido contrario . Tienen cinco millas (8,0 km) de diámetro y se pueden escalar hasta veinte millas (32 km) de largo. [5] Cada cilindro tiene seis franjas de áreas iguales que corren a lo largo del cilindro; tres son ventanas transparentes, tres son superficies habitables de "tierra". Además, un anillo agrícola exterior , de veinte millas (32 km) de diámetro, gira a una velocidad diferente para apoyar la agricultura. El bloque de fabricación industrial del hábitat se encuentra en el medio, para permitir una gravedad mínima para algunos procesos de fabricación. [ cita requerida ]
Para ahorrar el inmenso costo de lanzar los materiales desde la Tierra, estos hábitats se construirían con materiales lanzados al espacio desde la Luna con un controlador de masa magnética . [1]
Diseño
Gravedad artificial
Los cilindros giran para proporcionar gravedad artificial en su superficie interior. En el radio descrito por O'Neill, los hábitats tendrían que rotar unas veintiocho veces por hora para simular una gravedad terrestre estándar ; una velocidad angular de 2,8 grados por segundo. Las investigaciones sobre factores humanos en marcos de referencia giratorios [6] [7] [8] [9] [10] indican que, a velocidades de rotación tan bajas, pocas personas experimentarían mareos debido a las fuerzas de Coriolis que actúan sobre el oído interno. Sin embargo, las personas podrían detectar las direcciones de giro y antideslizamiento girando la cabeza, y cualquier objeto que se cayera parecería desviado unos pocos centímetros. [9] El eje central del hábitat sería una región de gravedad cero , y se preveía que las instalaciones recreativas podrían ubicarse allí.
Atmósfera y radiación
Se planeó que el hábitat tuviera oxígeno a presiones parciales aproximadamente similares al aire terrestre, el 20% de la presión del aire a nivel del mar en la Tierra. También se incluiría nitrógeno para agregar un 30% más a la presión de la Tierra. Esta atmósfera de media presión ahorraría gas y reduciría la resistencia y el grosor necesarios de las paredes del hábitat. [1] [4]
A esta escala, el aire dentro del cilindro y la carcasa del cilindro proporcionan una protección adecuada contra los rayos cósmicos . [1] El volumen interno de un cilindro de O'Neill es lo suficientemente grande como para soportar sus propios pequeños sistemas climáticos, que pueden manipularse alterando la composición atmosférica interna o la cantidad de luz solar reflejada. [5]
Luz de sol
Los espejos grandes tienen bisagras en la parte posterior de cada franja de ventana. El borde desquiciado de las ventanas apunta hacia el sol. El propósito de los espejos es reflejar la luz del sol en los cilindros a través de las ventanas. La noche se simula abriendo los espejos, dejando que la ventana vea el espacio vacío; esto también permite que el calor se irradie al espacio. Durante el día, el Sol reflejado parece moverse a medida que se mueven los espejos, creando una progresión natural de los ángulos del Sol. Aunque no es visible a simple vista, se puede observar que la imagen del Sol gira debido a la rotación del cilindro. La luz reflejada por los espejos está polarizada , lo que podría confundir a las abejas polinizadoras . [1]
Para permitir que la luz entre en el hábitat, las ventanas grandes se extienden a lo largo del cilindro. [1] Estos no serían paneles individuales, sino que estarían formados por muchas secciones pequeñas, para evitar daños catastróficos, por lo que los marcos de las ventanas de aluminio o acero pueden soportar la mayor parte de las tensiones de la presión del aire del hábitat. [1] Ocasionalmente, un meteoroide puede romper uno de estos cristales. Esto causaría cierta pérdida de atmósfera, pero los cálculos mostraron que esto no sería una emergencia, debido al gran volumen del hábitat. [1]
Control de actitud
El hábitat y sus espejos deben apuntar continuamente al Sol para recolectar energía solar e iluminar el interior del hábitat. O'Neill y sus estudiantes elaboraron cuidadosamente un método para girar continuamente la colonia 360 grados por órbita sin usar cohetes (que arrojarían masa de reacción). [1] Primero, el par de hábitats se puede rodar operando los cilindros como ruedas de impulso . Si la rotación de un hábitat está ligeramente desviada, los dos cilindros girarán uno sobre el otro. Una vez que el plano formado por los dos ejes de rotación es perpendicular en el eje de balanceo a la órbita, entonces el par de cilindros se puede guiñar para apuntar al Sol ejerciendo una fuerza entre los dos cojinetes hacia el sol. Empujar los cilindros separándolos hará que ambos cilindros precesen giroscópicamente , y el sistema se desviará en una dirección, mientras que empujarlos uno hacia el otro provocará un desvío en la otra dirección. Los hábitats que giran en sentido contrario no tienen un efecto giroscópico neto , por lo que esta ligera precesión puede continuar a lo largo de la órbita del hábitat, manteniéndolo apuntado al Sol. Esta es una nueva aplicación de giroscopios de momento de control .
Actualización de diseño y derivados
En 2014, se sugirió un nuevo método de construcción que implicaba inflar una bolsa y pegarla con un carrete (construido con materiales asteroides) como la construcción de un recipiente a presión envuelto en material compuesto . [11]
En 1990 y 2007, se presentó un derivado de diseño más pequeño conocido como Kalpana One, que aborda el efecto de oscilación de un cilindro giratorio al aumentar el diámetro y acortar la longitud. Los desafíos logísticos del blindaje contra la radiación se resuelven construyendo la estación en órbita terrestre baja y quitando las ventanas. [12] [13]
Propuesta
En un evento de Blue Origin en Washington el 9 de mayo de 2019, Jeff Bezos propuso construir colonias O'Neill en lugar de colonizar otros planetas. [14] [15]
Galería de imágenes
Un cilindro que crece a partir de bolas interconectadas [16]
Una imagen conceptual de la NASA de varios cilindros de hábitat orientados hacia el Sol
Ver también
- Módulo de adaptaciones de centrífugas , un módulo ISS cancelado
- Esfera Dyson
- Cilindro McKendree
- Gancho del cielo en órbita
- Estación espacial de rueda giratoria
En ficción
- Estaciones espaciales y hábitats en la ficción
- 2312 - una novela que presenta el uso de cilindros O'Neill en asteroides ahuecados llamados "terraria"
- Babilonia 5
- Interestelar - estación Cooper
- Efecto masivo
- Mobile Suit Gundam : anime ambientado en el futuro, donde los cilindros O'Neill son las principales colonias humanas en el espacio.
- Policenauts - Más allá de la costa
- Encuentro con Rama
- Ringworld
- The Expanse : la estación Nauvoo / Behemoth / Medina, un cilindro giratorio con motores pero sin protección contra la radiación (nave interestelar, luego convertida en una estación espacial)
- Vencer a
Referencias
- ↑ a b c d e f g h i j O'Neill, Gerard K. (1977). La Alta Frontera: Colonias Humanas en el Espacio . Nueva York: William Morrow & Company. ISBN 0-688-03133-1.
- ^ "Recursos espaciales y asentamientos espaciales, estudio de verano de 1977 en el Centro de investigación Ames de la NASA" . NASA . Archivado desde el original el 29 de julio de 2012 . Consultado el 20 de octubre de 2012 .
- ^ O'Neill, Gerard K. (septiembre de 1974). "La colonización del espacio". Física hoy . 27 (9): 32–40. Código bibliográfico : 1974PhT .... 27i..32O . doi : 10.1063 / 1.3128863 . ISSN 0031-9228 .[ enlace muerto permanente ]
- ↑ a b Space Settlements: A Design Study (1977) Archivado el 14 de junio de 2012 en la Wayback Machine . NASA SP-413. NSS.org. Consultado el 12 de septiembre de 2012.
- ^ a b "Cilindro O'Neill" . Asentamientos espaciales orbitales . Sociedad Espacial Nacional . Archivado desde el original el 21 de febrero de 2009 . Consultado el 13 de noviembre de 2012 .
- ^ Beauchamp, GT (octubre-diciembre de 1961). "Efectos adversos debidos a la rotación del vehículo espacial". Revista de Ciencias Astronáuticas . 3 (4): 9-11.
- ^ Actas del Simposio sobre el papel de los órganos vestibulares en vuelos espaciales tripulados, NASA SP-77, 1965. Véase en particular: Thompson, Allen B.: Criterios de diseño fisiológico para entornos de gravedad artificial en sistemas espaciales tripulados
- ^ Newsom, BD (junio de 1972). "Factores de habitabilidad en una estación espacial giratoria" (PDF) . Ciencias de la vida espacial . 3 (3): 192-197. Código Bibliográfico : 1972SLSci ... 3..192N . doi : 10.1007 / BF00928163 . PMID 5038187 . S2CID 21448026 .
- ^ a b Actas del Quinto Simposio sobre el papel de los órganos vestibulares en la exploración espacial, Pensacola, Florida, 19-21 de agosto de 1970, NASA SP-314, 1973
- ^ Altman, F. (1973). "Algunos efectos aversivos de la gravedad generada por centrifugación". Medicina aeroespacial . 44 : 418–421.
- ^ Tercer taller interestelar del valle de Tennessee, 10-11 de noviembre de 2014, Oak Ridge, TN, Dr. Gordon Woodcock (Boeing / NSS) (2014-12-21), 10.0 A Construction Scenario for O'Neill Cylinder Space Settlement Habitats , recuperado en 2018 -10-26CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
- ^ "Asentamiento de Kalpana One Space" . asentamiento.arc.nasa.gov . Consultado el 26 de octubre de 2018 .
- ^ Globus, Al. "El asentamiento espacial orbital Kalpana uno revisado" (PDF) .
- ^ Blitz, Matt; Orf, Darren (9 de mayo de 2019). "El origen azul revela el módulo de aterrizaje lunar de la luna azul" . Mecánica popular . Consultado el 11 de junio de 2019 .
- ^ "Ir al espacio en beneficio de la Tierra (Reproducción completa del evento)" . Origen azul . Consultado el 11 de junio de 2019 .
- ^ Curreri, Peter A. (2007). "Un enfoque tecnológico minimizado hacia la autosuficiencia humana fuera de la Tierra" (PDF) . Conferencia del Foro Internacional de Aplicaciones y Tecnología Espacial (STAIF), Albuquerque , Nuevo México, 11 a 15 de febrero de 2007.
Otras lecturas
- TA, Heppenheimer (2007) [1977]. Colonies in Space (edición del libro en línea). Sociedad Espacial Nacional. ISBN 978-0-8117-0397-0. Consultado el 19 de abril de 2009 .
enlaces externos
- Video de YouTube sobre la Isla Tres de NASA Ames (5 min)
- Video de YouTube: Un escenario de construcción para los hábitats de asentamientos espaciales del cilindro O'Neill, tercer taller interestelar del valle de Tennessee, 10-11 de noviembre de 2014, Oak Ridge, TN, Dr. Gordon Woodcock (30 min)
- Un video sobre cómo hacer que los vuelos espaciales sean lo suficientemente asequibles para construir colonias espaciales (10 min)