viernes, 8 de mayo de 2009

Viviendo en el espacio: Habitats ‘tipo cerrado’ y Dandridge Cole

Hace algo mas de un mes os hable de un tipo de habitats que podían igualar o incluso mejorar las condiciones de nuestro planeta, las esferas de Bernal y los Cilindros de O’Neill, lo cual llevo a una conclusión.

Estos solucionaban el tema de la iluminación del interior del hábitat mediante sistemas de espejos que reflejaban la luz al interior a través de ventanas.
Estas ventanas son el punto mas débil del hábitat, a pesar de que ya comente que los impactos de meteoritos no suponen un problema tan grave como no hacen creer las películas de ciencia ficción, su eliminación reduciría este problema, y a la par reduciendo aun mas los niveles de radiación.

Imagen. Habitat tipo cerrado

También habrá situaciones en las que tener ventanas no sirva de nada, como por ejemplo mas allá de la ‘plataforma continental’ del sistema solar, donde no será practico iluminar el interior con luz solar, como es el caso de que el hábitat este en la Nube de Oort o cruzando el espacio interestelar hacia otra estrella.
Este tipo de hábitat seria totalmente cerrado, con los cual comprándolo con un Cilindro de O’Neill de similar tamaño obtendríamos el doble de superficie habitable en el interior. Se les denomina habitats de ‘tipo cerrado’ en oposición a los habitats de ‘tipo abierto’ como son los otros, que tienen ventanas.

La iluminación de ha de resolver de otra manera, una opción es mediante un espejo concentrar toda la luz del sol y dirigirla al interior del hábitat, a un delgado tubo que actuaría como un sol lineal, este tubo contendría una mezcla de gases concreta para emitir el tipo de luz deseada.
En caso de no tener disponible luz solar, el sol lineal podría estar alimentado por algún tipo de energía como la fusión.

La ausencia de ventanas permite diseñar el interior de una forma totalmente distinta, por ejemplo el hábitat puede incluir mares que borden totalmente el cilindro.

Hay varios diseños da hábitat de tipo cerrado, Lewis One, el Cilindro de McKendree ( de los que hablare en próximas entradas), y la famosa Rama son unos ejemplos.
Aquí teneis un ejemplo creado por Eric Bruneton de ‘tipo cerrado basado en el modelo de Rama. Recomiendo que bajéis en su pagina el video en alta calidad





Antes incluso que Gerald K. O’Neill diseñase sus habitats Dandridge Cole diseño los suyos con un adelanto de hasta 10 años.









Imagenes: derecha Gerald K. O'Neill, izquierda Dandridge Cole















El pensaba que los primeros habitats espaciales podrían crearse como consecuencia de la minería de los asteroides.
Si un asteroide fuese minado y su material extraído, podría hacerse hueco su interior a la vez que se cubre de las escorias su exterior, creando un superficie interna que tras hacer aumentar la rotación gozaría de gravedad.

imagen asteroide hueco.

Pero Cole propuso que probablemente los futuros colonos hartos de un proceso tan lento podrían recurrir a una forma alternativa de crearse un hábitat a partir de un asteroide de composición mayoritariamente de hierro y níquel(tipo M).

El método es el siguiente, partiendo de un asteroide de composición principalmente metálica, con un espejo cóncavo de varios km se podría reflejar luz del sol en un haz concentrado, calentando la superficie del asteroide.
La superficie del asteroide se derretiría, para después ir derritiéndose hasta el interior,
anteriormente gran cantidad de contenedores de agua hubiesen sido introducidos en el centro del asteroide a lo largo del eje, llegado el momento adecuado cuando el interior se ha derretido, los contenedores ser detonarían, todo el agua en forma de vapor inflaría el asteroide derretido igual que lo hacemos con un chicle al hacer pompas.
El resultado es un cascaron hueco con una corteza de varios metros de metal macizo, notablemente mas grande que el asteroide original.
Si el asteroide se fundiese del todo la gravedad y la fuerzas de cohesión causarían que adquiriese una forma esférica, pero queremos que la forma final sea lo mas cercana al cilindro. Antes de fundirse el centro el asteroide tendría una forma mas cilíndrica así que se tendrían que hacer reventar los tanques de agua justo en el momento en el que se fundiera el eje central y así conseguir un asteroide inflado de forma cilíndrica.
La superficie con la gravedad buscada es mayor en un cuerpo cilíndrico que en uno esférico.
Un problema en el proceso de fusión seria que habría un punto en la que la superficie derretida exterior al estar al rojo vivo radiaría mucho calor, con lo que el proceso se dificultaría y ralentizaria por las perdidas de calor, sino evitamos esto el proceso se alargaría hasta algo mas de una década.
Una solución para acelerar el proceso evitando esta perdida de calor, seria utilizar un potente laser, para crear un túnel hasta el interior del asteroide, y dirigir el haz de luz del espejo a través de ese túnel hasta el interior, así pues el asteroide empezaría a fundirse desde dentro y la perdida de calor se evitaría.
Muchos quizás penséis que este caso seria peor, porque al estar el interior derretido y la corteza sólida esta impediría la expansión, pero el sentido común nos lleva a error, pues la corteza a pesar de ser sólida tendría gran fluidez. Los metales cerca de su punto de fusión a pesar de estar en estado sólido fluyen con gran facilidad.


También se puede crear una burbuja mayor mediante el mismo procedimiento, partiendo de un asteroide mucho mas pequeño que se expandiría hasta el limite, y utilizarla en los sucesivos para envolver y retener el calor del asteroide en proceso de fusión. El grosor del la cúpula aislante puede llegar ser delgadísima mucho mas que en el caso del hábitat creado a partir del asteroide, lo justo para servir de aislante y reflejar el calor.
Una combinación de ambas, laser y cúpula, probablemente seria la mas deseable, así el proceso de acortaría a unos pocos años.
una vez el asteroide se infle y se enfrié, el espejo puede ser recolocado en un extremo del hábitat para dirigir la luz hacia el sol lineal interior, y después habilitar la superficie interior para hacerla habitable, y darle la rotación adecuada para el valor de la gravedad deseado.
El resultado seria algo así. Un habitat de 32 km de largo y 16 de ancho, con un total de 1600 km2 de superficie interna.


imagen: Vista exterior


Imagen: Vista interior.



Si quisiésemos en un par de décadas podríamos a empezar a practicar con asteroides férricos de tamaño pequeño, de alrededor de 50 metros de diámetro.
Una vez inflados(con un diámetro de 200-250m y medio metro de grosor de pared) podríamos coger un par y atarlos con un cable, y el sistema a modo de unas mancuernas giraría dando gravedad en los hemisferios mas alejados al eje de giro. En el centro del cable, se podría colocar una plataforma de aterrizaje, esto es así porque seria el único sitio que permanecería fijo respecto a una nave que quisiese aterrizar. Por el cable se desplazaría un elevador para el transporte hábitat-hábitat y plataforma-hábitat.


imagen: dos asteroides inflados unidos mediante un cable

La característica que suelen compartir casi todos los habitats espaciales, por lo menos a esta escala, es que muchas variables son totalmente controlables, como pueden ser la temperatura, duración del ciclo día-noche, luminosidad, lluvia...e incluso la gravedad. O’Neill veía deseable poder proporcionar una gravedad normal permanente en estos habitats, , en cambio Cole lo veía como una variable mas que estos colonos podrían cambiar y así imagino que mucho optarían por gravedades diferentes, e incluso cambiarlas de un periodo de tiempo a otro, esto se refleja en este relato con el que termino la entrada.

'Imagine por un momento que vive en este mundo hueco, en una casita de campo, y que la velocidad de rotación se ha graduado a una décima parte de la gravedad terrestre normal. Usted decide ir a dar un corto paseo volando para respirar el aire del campo. Se pone un traje de vuelo con alas parecidas a ra­quetas unidas a las mangas que se prolongan más de medio metro desde sus manos, y una vela de un tejido muy ligero que se extiende entre sus brazos y sus piernas. Se da un suave impulso, planea por la casa y sale volando por la puerta principal, plegando las alas momentáneamente en el momento de salir. Una vez fuera, aterriza en su césped y se prepara para ,el salto de despegue. Como se mantiene en forma y sus piernas son fuertes, da un salto hacia arriba con las alas plegadas hasta una altura de nueve metros. (En la Tierra podría elevar el centro de gravedad de su cuerpo noventa centímetros de un salto, lo cual no está mal.) A nueve metros de altura por encima del tejado de su casa, se detiene y mantiene la altitud aleteando. Esto no resulta difícil porque, aunque su masa sea de setenta kilos, usted no pesará más de siete kilos, como un pavo. Por eso sólo necesitará sostener tres kilos y medio con cada mano, lo cual no es demasiado para nadie, aun sin estar en buena forma. Mira a su alrededor, las onduladas colinas, los verdes bosques y los prados despejados de su tierra natal y se lanza planeando valle abajo. La caída le hace ganar velocidad, que vuelve a perder cuando remonta el vuelo para ganar altitud, pero esta vez agita las alas vigoro­samente para ascender unos veinte metros antes de iniciar un planeo más largo pero más lento. Al pasar sobre un arroyo al pie del valle divisa una trucha que acaba de sal­tar fuera del agua y se lanza en picado. Intenta atrapar el pez, que se ha elevado más de tres metros por encima de la superficie del agua, pero no calcula bien la corrección de la aceleración de Coriolis y no consigue atraparlo por varios centímetros. Pero ahora se dirige hacia el arroyo a gran velocidad y con una inercia considerable. Sus pequeñas alas no le permiten girar bruscamente y acaba zambulléndose en el agua irremediablemente, 1evantando salpicaduras de más de diez metros. Aunque este ominoso principio de su excursión lo deja empapado, no enfría su ánimo y vuelve a saltar para emprender el vuelo con renovado vigor. Se dispone a batir su propio récord de altitud. Ascender volando en línea recta no es más difícil para un piloto experimentado que caminar a paso vivo por el suelo, y al cabo de media hora de darse impulsos rítmicamente llega a una altura de unos cuatro kilómetros. A mitad de camino del Sol central de su mundo, comprueba que volar es mucho más fácil porque su peso se ha reducido a 3,5 kilos, pero también hace un calor bastante incomodo. Recordando la experiencia de Ícaro, que voló demasiado cerca del Sol y se le fundieron las alas, usted decide olvidar su conquista de las alturas y la cambia por la contemplación ociosa del bello paisaje en su viaje de vuelta planeando hasta el suelo.
Desde esta altura tiene una visión mucho mejor de su mundo cilíndrico que desde el suelo. El aire es límpido y se distingue perfectamente el casquete polar, a unos ocho kilómetros al norte, y el mar ecuatorial a casi la misma distancia hacia el sur. De hecho, puede verse todo el mar ecuatorial que rodea su mundo e incluso distinguir las embarcaciones del extremo opuesto navegando cabeza abajo por su «cielo». El horizonte curvo que se cierra en un círculo no es perturbador para un nativo del mundo invertido, e incluso los visitantes de la Tierra pierden rápidamente la aprensión. Pronto comprenden que los barcos, automóviles, personas, casas, etc., que ven claramente con sus binóculos por encima de su cabeza, al otro lado del mundo, no van a caerles encima. Pro­gresivamente se adaptan al horizonte curvo invertido y empiezan a disfrutar de la visión mucho más amplia que permite esta geografía. Cualquier colina del mundo hueco ofrece al espectador un panorama mucho más amplio de bos­ques, prados, pueblos, lagos, etc., que la vista desde una montaña de la Tierra, por alta que sea.
Lentamente vuelve a su casa con la ropa bien seca por haberse acercado al
Sol y una gran sensación de paz y satisfacción con su despreocupada y feliz vida en este mundo utópico. El ejercicio le ha despertado el apetito y se plantea indolentemente qué elegirá para la cena de hoy. Naturalmente, después de ce­nar tiene que asistir a la reunión del pueblo donde se decide la espinosa cues­tión de si lloverá una o dos veces a la semana durante los próximos tres meses. '

Mas información en:

El asteroide del fin del mundo ¿sobreviviremos? De Donald W. Cox y James H. Chestek

Islands in Space: The Challenge of the Planetoids. Dandridge M. Cole and Donald W. Cox

Gracias a mezvan esta entrada ha sido meneada.

6 comentarios:

DarkSapiens dijo...

Muy buena entrada, Gouki :)

Cada vez nos vamos enterando de más cosas que normalmente no se tienen en cuenta cuando la gente piensa en la conquista espacial. Es una pena que en apenas unas décadas todo esto haya caído en el olvido…

Menos mal que estás tú aquí para recordarlo ;)

Saludos!

Gouki dijo...

gracias dark;)

es verdad, parece que para muchos solo esta Marte... y aqui en la esquina, en la Luna y L5 tenemos un potencial enorme ignorado.
el sps y productos unicos creados en microgravedad podrian ser de la primeras cosas en dar frutos, ninguna de ellas vendra si vamos a Marte.

saludos

Darkrosalina dijo...

Ahivá! Una entrada impresionante Gouki! Eres un monstruo :D

Eso sí que es usar los grandes medios: nos estás hablando de elegir un asteroide metálico, fundirlo hasta su nucleo e inflarlo como si fuese una bola de cristal fundido en manos de un vidriero!! Suena genial!

Una duda. Los asteroides metálicos son muy raros y escasos, y más del tamaño suficiente para fundirlo y crear un cilindro de las prporciones deseadas... ¿no podrían usarse asteroides de silicatos, más comunes? Puestos a fundir, también puede fundirse la sílice, aunque seguro que me estoy olvidando de algún detalle...

Gouki dijo...

los asteroides metalicos suponen un 5%, porcentaje pequeño pero asteroides hay muchisimos.

pensandolo asi de primeras supongo que las propiedades de esos silicatos resolificados(creo que daria algo como roca de lava) no serian tan buenas como las del metal,como la resistencia a la traccion.
ademas viendo como es la lava una vez solidificada, que tiende a fracturarse y le salen grietas no creo que fuese muy buen material para la funcion de coraza. y la lava es muy porosa, el aire y el agua saldrian del interior del habitat hasta el exterior

pero has tenido una idea genial, aunque un material como la lava solidificada no sea muy bueno, el poder utilizar el silicio( como cristales de silicio o cristales de silicatos) que es uno de los materiales mas abundantes entre los solidos en el sistema solar posibilitaria construir habitats espaciales en mucho mayor numero.
por ahora no sabemos hacer eso, crear cristales de silcio y silicatos si sabemos mejor dicho pero me refiero a fabricar el caparazon del habitat como un cristal unico.

Ahskar dijo...

Siento pasarme por aquí con retraso. ültimamente ando liado ^^U
Un artículo muy interesante. Me ha gustado bastante esta pincelada sobre los "¿cómo hacerlo?" de los habitats espaciales.

Gouki dijo...

No te preocupes.
Me alegra que te gustase la entrada;)

La vida ha colonizado cada rincón de la Tierra, ya es hora de ayudarla a colonizar todo el sistema solar.