Vista detallada de toda la estructura del hábitat de la “aldea espacial uno”. Tenga en cuenta las cuerdas de tensegridad y el radiador en el medio de la estructura principal. Crédito:Muhao Chen et al.
Hay dos enfoques principales que la humanidad puede adoptar para vivir en el espacio. El que se retrata más comúnmente es la colonización de otros cuerpos celestes como la luna y Marte. Ese enfoque tiene algunas desventajas importantes, incluido el tratamiento de suelos tóxicos, polvo pegajoso y pozos de gravedad.
La alternativa es construir nuestros propios hábitats. Estos podrían estar ubicados en cualquier parte del sistema solar, podría ser de cualquier tamaño que permita la ciencia de los materiales, y tener diferentes características, como la temperatura, clima, gravedad, e incluso la duración del día. Desafortunadamente, todavía estamos muy lejos de construir algo parecido a un hábitat de tamaño completo. Sin embargo, ahora estamos un paso más cerca de hacerlo con el lanzamiento de un documento de un equipo de Texas A&M que describe una forma de construir un hábitat espacial expandible de cilindros concéntricos que pueden albergar hasta 8, 000 personas.
Cualquier hábitat que albergue a muchas personas tendrá que lidiar con algunas de las principales desventajas de vivir en el espacio. Los autores del artículo enumeran explícitamente cinco que su diseño de hábitat espacial estaba tratando de abordar:
La exposición prolongada a la falta de gravedad causa estragos en el cuerpo humano, causando de todo, desde problemas de visión hasta pérdida de densidad ósea. La mayoría de estos problemas se resuelven con una única solución elegante:la gravedad artificial.
No tenemos la tecnología (todavía) para permitir que el Capitán Picard se pare en el puente de la Enterprise como si estuviera en un edificio de oficinas. Sin embargo, tenemos algo que se aproxima a la gravedad artificial:la fuerza centrífuga a través de la rotación. Esta es una solución sencilla para proporcionar a los astronautas algo equivalente a la gravedad. Esa solución no ha sido probada pero la mayoría de los expertos están de acuerdo en que debería aliviar la mayoría de los problemas de salud asociados con la falta de gravedad.
Robot de la NASA construido utilizando principios de tensegridad. Crédito:NASA / Adrian Agogino &Vytas Sunspiral
Hay dos consideraciones de diseño principales al hacer un sistema de gravedad artificial que eliminaría esos problemas de salud. El primero trata sobre el tamaño del hábitat que induce la gravedad artificial. Si el radio de rotación es demasiado pequeño, Puede haber una diferencia significativa en la gravedad percibida entre la cabeza y los pies de una persona. Se sabe que esto causa mareos por movimiento, e inutilizaría cualquier hábitat que indujera ese efecto en sus ocupantes.
La segunda consideración se centra en la velocidad de rotación. Los autores citan un artículo que señala que cualquier velocidad de rotación de más de 4 RPM también induciría mareo por movimiento. Utilizando el límite superior de la velocidad de rotación y el límite inferior del radio de rotación se obtiene un radio de 56 metros, casi tan alto como la Torre Inclinada de Pisa. Un ser humano podría vivir en un hábitat así sin el mareo inducido por el movimiento de un paseo de carnaval, y sin los impactos negativos para la salud de flotar constantemente en cero-G.
Zero-G no es el único peligro alrededor del cual los autores deben diseñar. La exposición prolongada a la radiación es extraordinariamente mala para los seres humanos, Riesgos significativamente mayores de cáncer y daño celular durante cualquier estadía prolongada en el espacio.
La solución de los autores a este peligro es simple:rodear todo el hábitat con cinco metros de regolito y agua. En su modelo, el agua se intercala entre el regolito. La capa protectora estaría ubicada en lo que ellos llaman el "escudo". Estaría ubicado en el exterior del hábitat cilíndrico y cubierto con paneles solares para alimentar el hábitat. La composición del escudo se seleccionó principalmente en función del fácil acceso a los materiales; el regolito y el agua están disponibles en abundancia en lugares con pozos de gravedad relativamente baja (es decir, asteroides y la luna). La combinación también es bien conocida por detener los rayos cósmicos y la radiación solar.
Además de detener cualquier posible radiación, el escudo ayuda al sistema de soporte vital girando muy lentamente en un esfuerzo por disipar algunos de los gradientes térmicos presentes en la estructura del hábitat. Los autores calcularon una rotación de .2 rpm del escudo, y un "radiador" extenso adherido al costado del hábitat para lograr una temperatura interna de aproximadamente 300K (27C / 80F) en el hábitat.
Esa temperatura interna sería bien recibida por los ocupantes no humanos propuestos del hábitat:las plantas. Las granjas del hábitat se colocarían en cualquier extremo del cilindro en forma cónica, y rematado por un techo de cristal transparente. También serían atendidos por espejos gigantes que están ligeramente torcidos, reflejando la luz del sol de manera uniforme sobre la superficie agrícola.
Modelo impreso en 3D de la estación espacial con las diversas características importantes etiquetadas. Crédito:Muhao Chen et al.
Los autores calcularon que cada ocupante de la estación necesitaría aproximadamente 300 m 2 de tierras de cultivo para sustentarlos. Con un hábitat expandido que crece en un radio de 224 metros (52 pisos separados de 4 metros de altura con un cilindro más interno de 20 metros), habría suficiente espacio agrícola y habitable para albergar a 8000 personas.
Pero el hábitat inicialmente no podría soportar a todas esas personas. El cilindro más interno de 20 metros de radio podría servir como un módulo "semilla" del que se construyen otras capas cilíndricas. Y ese proceso de construcción utilizaría una técnica probada y verdadera de ingeniería mecánica:la tensegridad.
Tensegrity es un acrónimo acuñado por Buckminster Fuller para describir un sistema de barras y cuerdas entrelazadas en las que las barras se comprimen y las cuerdas se tensan. Permite a los diseñadores construir algunas estructuras realmente increíbles, sin mencionar los espectaculares muebles que construyen algunos YouTubers.
En términos de hábitat espacial, permite a los diseñadores desarrollar un plan de expansión de seis pasos que puede repetirse indefinidamente sin la necesidad de apagar los sistemas de soporte vital a medida que se expande el hábitat. Cada expansión permite agregar un cilindro adicional al complejo, y agrega cantidades significativas de espacio vital adicional sin interrumpir la vida de las personas que viven en los cilindros que ya están instalados. Tal capacidad de expansión haría que cualquier estructura que utilice este sistema sea mucho más interesante económicamente que un hábitat que debe mantener una forma única. Ese factor económico es una parte extremadamente importante de cualquier plan de diseño futuro, ya que será el principal factor impulsor de la expansión de la infraestructura espacial en general.
Otra forma de obtener valor económico sería aprovechar una de las características interesantes de este estilo de hábitat cilíndrico. El centro del cilindro podría actuar como un "taller de gravedad cero, "que permitiría a los ocupantes realizar trabajos que podrían ser difíciles o imposibles en un pozo de gravedad, como procesar materias primas o desarrollar nuevos tipos de productos farmacéuticos.
El cilindro central también podría desempeñar un papel importante en un motor económico diferente para el hábitat:el turismo. Los diseñadores planean un espacio abierto central que está casi enteramente dedicado a zonas verdes. Esto sería en parte para el bienestar emocional y psicológico de los ocupantes a largo plazo del hábitat, pero también podría servir como una gran atracción turística. Eso sería particularmente útil ya que el turismo probablemente servirá como una de las principales fuerzas económicas impulsoras de los primeros hábitats espaciales.
Que el turismo está todavía muy lejos, y mientras los costos de lanzamiento continúan bajando, hasta que tengamos la infraestructura para minar asteroides o la luna, es poco probable que se construya un hábitat espacial importante. Mientras tanto, podemos continuar trabajando en ideas novedosas que eventualmente podamos ejecutar. Si tan solo no tuviéramos que gastar tanto para escapar bien de nuestra propia gravedad.
