martes, 14 de abril de 2009

Potencial de los habitats espaciales, esferas de Dyson y paradoja de Fermi

Después de unos días(demasiado pocos) de descanso vuelvo a la carga con esta entrada en la que tratare un amplio rango de temas, entre otras cosas de terraformación, la paradoja de Fermi, esferas de Dyson, habitats espaciales y el chauvinismo planetario.

Imaginémonos que podemos comunicarnos con un feto humano en el octavo mes de embarazo. Le preguntamos que espera de su futuro.
Quizás nos diría que el útero donde vive se le ha quedado pequeño y que espera poder salir pronto para encontrar otro útero mas grande y acogedor que le permita seguir creciendo.

También imaginémonos un civilización que vive en una isla en medio del pacifico, como pudo ser la que vivió en la Isla de Pascua, están agotando sus recursos y su población ha crecido tanto que la isla se les queda pequeña.
Han oído leyendas de otras islas lejanas, unas llamadas Las Islas Azores, y sueñan con cruzar el mar para dirigirse a ella, y así seguir con su crecimiento y solucionar sus problemas de recursos.
Por lo tanto se ponen a ello y envían unos barcos para ir en busca de esas islas.
Cruzan el mar, llegan hasta el continente asiático, pero lo ignoran, empeñados en que solo una isla como la suya les puede servir , no son capaces de ver que todo el continente asiático puede suplir sus necesidades, y así pasan por Oceanía, África y Europa, ignorándolos igualmente y finalmente llegan a las Azores, islas que habitan, pero que no les duraran mucho tiempo...

¿No resulta poco imaginativo el feto pensando que su futuro va a consistir en un paso de un útero a otro, y a otro, en vez de una vida mucho menos limitada y mas rica como ser independiente al aire libre?¿o la de esos isleños pensando que solo una pequeña isla como en la que nacieron puede suplir sus necesidades, ignorando cuatro continentes enteros en los que se podrían expandir en una tasa millones de veces en la que lo harían si se limitasen a viajar a esa otra isla soñada?

¿Pero acaso no estamos cometiendo el mismo error al pensar que vamos a abandonar este mundo(la Tierra), cruzando billones de km para aterrizar en otra ‘Tierra’ (tardemos miles de años o unos pocos)en otro sistema solar,?¿somos poco imaginativos?

Porque digo esto? La mayoría de la gente, incluidos científicos, tiene esta visión del futuro de nuestra especie en el espacio, el de una civilización que tiene que expandirse colonizando planeta tras planeta, cruzando años luz en el camino.
Cometen el error de pensar que se va dar una situación como la de muchas películas de ciencia ficción , la de un universo en que casi cada estrella tiene planetas habitables con condiciones casi como las de la Tierra.
Y lo probable es que aunque los planetas sean muy abundantes, pocas estrellas tengan planetas que tras un largo proceso de terraformación sean habitables, y menos que incluso así cumplan las condiciones agradables que esperamos de otra ‘Tierra’, como gravedad y duración del día adecuada.
Una gravedad inadecuada trae problemas de salud

A esto se le llama chauvinismo planetario, termino creado por Asimov

Descartan sin razón el potencial que supone utilizar la cantidad increíble de asteroides cometas, planetas enanos y lunas que poseen los sistemas solares, no para habitarlos sino para construir habitats como los que hable en esta entrada, utilizando los materiales que nos dan.
Estos habitats pueden otorgar a los seres humanos un forma de expansión con unas condiciones que igualan a las de la Tierra; clima agradable, buena iluminación, equivalente a la gravedad normal, día de 24 horas....o que incluso las mejoran; ausencia de terremotos, huracanes, inundaciones, plagas, contaminación....

Viendo los recursos que puede dar un sistema solar cualquiera, hagamos una comparativa de tres hipotéticos sistemas solares, uno con mucha masa en forma de grandes planetas y poca en asteroides, como puede ser el nuestro, uno donde la masa no se ha concentrado en planetas y solo hay asteroides, como puede ser Alpha Centauri, y otro caso intermedio.
Para el primer caso consideremos el equivalente de una masa terrestre(MT) en forma de cuerpos menores, para el tercero veamos de ejemplo de la nuestro sistema solar si no se hubiesen formado planetas , Júpiter tiene un núcleo sólido de cerca de 20 masas terrestres, Saturno parecido y Neptuno y Urano un núcleo de 5-7 masas terrestres, y en la nube de Oort se teoriza que pueden existir el equivalente de la masa de Júpiter en cuerpos pequeños de hielo.
Así que:
Primer caso: 1 MT en forma de cuerpos menores =5.85 * 10^24 kg
Segundo caso: 50 MT en forma de cuerpos menores =2.9 * 10^26 kg
Tercer caso: 200 MT en forma de cuerpos menores =1.17*10^27 kg

Tomando un valor aproximado de la masa que podría tener un cilindro de O’Neill (10^13kg)
¿Cuantos de estos cilindros se podrían construir?
Tomando la cifra de 5 millones que podrían vivir en cada uno,¿ cuanta población mantendrían?
¿Cuanta superficie habitable supondrían, comparándola con la que os ofrece nuestro planeta? Tierra = 510*10^6 km2, cilindro = 300 km2

Estos cálculos y los datos utilizados son únicamente aproximativos, intentan reflejar una idea, pero como veréis incluso errores de varios ordenes de magnitud no cambian mucho lo que quiero decir.

Primer caso = 5.85*10^11 habitats = 2.9*10^18 personas, 344117 veces la superficie de la Tierra
Segundo caso = 2.9*10^13 habitats = 1.46*10^20 personas =,17 millones de veces la Tierra
Tercer caso = 1.17*10^14 habitats = 5.85*10^20 personas, 69 millones de veces la Tierra.

Incluso con crecimientos inmensos de población, de alrededor de un Billón de personas al año,(un aumento equivalente a la población de la Tierra cada dos días) se necesitarían 3 millones de años para colonizar totalmente un sistema solar del primer caso, y 580 millones de años para el tercer caso. Estos valores de crecimiento son arbitrarios, podrían ser menores, por lo tanto dando unos intervalos de tiempo mayores.
Esta visión de la utilización de los recursos para la expansión de la humanidad es la de ‘hight frontier’ en oposición al chauvinismo planetario.
Trasladando esto a nuestro sistema solar y a específicamente nuestro caso de posible colonización del sistema solar, Marte aporta un cuarto de superficie terrestre mas, Venus una mas. Marte tiene un gravedad reducida que quizás sea problemática y Venus en caso de terraformarse tendría un ciclo de día-noche junto una excesiva radiación solar e índice ultravioleta algo ‘incomodo’.
Apenas dos superficies terrestres mas con malas condiciones en oposición a mas de 300000 superficies terrestres con buenas condiciones.

Y esto seguirá ocurriendo aun mas exageradamente fuera de nuestro sistema solar cuando vayamos a otros.

De hecho Frank Drake el famoso creador de la ecuación del numero de civilizaciones extraterrestres, calculo y hizo una comparativa de las energías que necesitaría una civilización expansiva en caso de decidir seguir su expansión dentro de su sistema solar a la forma del 'hight frontier' con habitats espaciales o seguir su expansión viajando a otras estrellas en busca de otros planetas.
Comparando la energía necesaria para mover un kilo a diez años luz de distancia a un 10% de c, (asumimos con optimismo que hay sistemas solares con planetas habitables cada diez años luz)con la energía para mover un mismo kilo de una distancia Luna-Tierra para construir un hábitat espacial, resulta ser:
Energía por kg para la colonización interestelar/ Energía por kg para la colonización del sistema solar = 7*10^6
Es decir varios millones de veces mas costoso.
Y si tenemos en cuenta el consumo de energía para frenar de 0.1% de c a velocidades normales en el sistema de llegada, el aumento de carga para la protección de la radiación, el factor pasa a 100 millones de veces mas costoso.

No hace falta decir que esta es una posible respuesta a la paradoja de Fermi, las civilizaciones alienígenas colonizarían otros sistemas solares muy lentamente, siendo capaces de sacar partido a su sistema solar durante millones de años.

'La paradoja de Fermi es la contradicción entre las estimaciones que afirman que hay una alta probabilidad de existencia de civilizaciones inteligentes en el universo, y la ausencia de evidencia de dichas civilizaciones.'

¿Quiere decir esto que las civilizaciones alienígenas o nosotros en un futuro no iremos a otros sistemas solares?
No, yo creo por supuesto que lo harán en el caso de existir o lo haremos en su momento, pero se ve por lo comentado como una civilización que necesita planetas se ve mas obligada a salir en busca de otros planetas puesto que en su sistema solar no dan mucha capacidad de expansión, por el contrario en el otro caso no hay una urgencia de ampliar territorio, hay de sobra en el original, puede permanecer millones de años en un sistema solar antes de salir a otro, y en caso de salir puede moverse a otras estrellas con suma paciencia a velocidades realmente lentas.

Si necesitasen viajar a otros sistemas solares, en tres millones de años(primer caso) incluso viajando a 10 km/s llegarían a cualquier estrella dentro de una esfera de 100 años luz de radio, y en 600 millones de años(tercer caso) a cualquier estrella dentro de una esfera de radio 20000 años luz(media galaxia).

¿Quiere decir que los planetas no nos servirán de nada?

No, si nos servirán , pero no son necesarios para nuestra expansión, su utilidad en mi opinión es que una vez terraformados son buenos para la expansión de la vida terrestre, es decir una civilización no planetaria puede hacer una acto de jardinería galáctica, expandiendo la vida por toda la galaxia, los planetas terraformados se convertirían en edenes naturales, sin la molestia de los seres humanos. Y si se encuentra vida nativa se puede tener una oportunidad increíble de estudiarla sin amenazarla compitiendo por el planeta.
Y además la vida se expandiría en los trillones de habitas espaciales construidos por el ser humano. Una especie de pinzon pobló cada una de las alrededor de 15 islas grandes en las Galápagos evolucionando a mas de una decena de especies diferentes, cada unos de estos habitas podría durar millones de años, y porque no indefinidamente si es mantenida por sus ocupantes, en cada uno de ellos las especies podrían evolucionar como si en islas estuviesen,¿ un trillón de especies de pinzones? seria un numero de especies mayor que juntando todas las formas de vida de este planeta, y así con todas las especies introducidas.

En cambio una civilización planetaria se ve en el compromiso de decidirse entre su expansión o la vida nativa en el caso de encontrarla, lo cual en un caso la convierte en un genocida de monstruosas dimensiones o en el otro caso dificulta su expansión mas aun. Y sino encuentra vida, la vida terrestre allí introducida se volverá a ver comprometida por la gran población humana en ese nuevo planeta, cosa que ya ocurre en el nuestro.

No solo se podría aprovechar un sistema solar mas eficientemente sino que una civilización no planetaria puede habitar cualquiera, aquellos que no tienes planetas, supergigantes, estrellas variables, sistemas con agujeros negros o estrellas de neutrones serian sistemas vedados a civilizaciones planetarias.

Pero sigamos adelante, puede que halláis terminado en la conclusión de que en un sistema solar con un numero tan elevado de habitats, de 10^11 a 10^14 , la luz de la estrella se vería interceptada en gran medida.
A esa conclusión llego Freeman Dyson, y así nació el concepto de la Esfera de Dyson, famosísima megaestructura sólida que rodearía su estrella principal para retener su energía.
El concepto de Esfera de Dyson ha sido centro de innumerables debates sobre la imposibilidad de ser construida por su inestabilidad y la ausencia de un material con la suficiente resistencia.
Pero Dyson en ningún momento hablo de una esfera rígida, el hablaba de billones de habitas espaciales, paneles solares y demás estructuras que podría construir una civilización alrededor de su estrella para aprovechar su energía o para otros usos, exactamente seria correcto decir enjambre de Dyson, pero sin explicación alguna el malentendido de que era una esfera continua se propago rápidamente, incluso gracias a científicos con el suficiente conocimiento para saber que Dyson nunca se refirió a eso.
Y ese confusión persiste aun hoy.
Se han realizado búsquedas para encontrar la huella infrarroja que dejarían estos ‘enjambres de Dyson’ , pues por pura física la luz que es detenida por estos billones de ‘cuerpos’ seria devuelta en forma de infrarrojos.
La búsqueda por ahora no ha dado resultado.

También hay ‘problemillas’ que dificultan mas las cosas a una civilización planetaria comprándola con una no planetaria.
Como es que tener que subir el pozo gravitatorio del planeta cada vez que se tiene que mover de un planeta a otro. Esto es un problema, luchar contra la gravedad encarece todo el asunto, y de hecho es el razón principal por la que la exploración actual del espacio es tan cara.
Imaginémonos que queremos convertirnos en navegantes, y que hacemos nuestros barcos en astilleros mil km tierra adentro, la navegación seria absurdamente cara y difícil.
Vivir en el espacio te evita subir y baja este pozo en los desplazamientos, el paso de un habitat espacial a otros es sumamente fácil, y si realizas todas las operaciones allí , la colonización espacial se hace muchísimo mas barata.

Vivir en el espacio entre otras cosas te permite un acceso fácil a una fuente ilimitada de energía, la luz del sol, en un planeta esto es mas complicado.

Para mas información ‘ciudades del espacio’ de Gerald K O’Neill, el fue el principal creador de los habitas espaciales, y quien planteo la pregunta“Is a planetary surface the right place for an expanding technological civilization?, o ¿Es una superficie planetaria el sitio correcto para una civilización tecnológica que se expande? y 'A comparative analysis of space colonization enterprises' de Frank Drake
¿Vosotros que pensáis?

¿¿¿Sois chauvinistas plantarios???
Si quereis teneis una encuesta a pie de pagina.


Gracias a mezvan por menear la entrada

11 comentarios:

Fujur dijo...

Sinceramente... esta web es de "culto"... seguro que no trabajas para la NASA?? un abtrazo!

Gouki dijo...

todo un cumplido Fujur!!

un saludo.

y os recuerdo que si quereis podeis votar en la encuesta de abajo.

Darkrosalina dijo...

Confiésalo! Para que agencia trabajas? ¿La NASA? ¿el KGB? ¿la TIA? XDDD

Ahora en serio, te ha quedado de lujo la entrada, muy didáctica y amena de leer. Sobre todo me ha gustado tu metáfora de los navegantes polinesios, y desde luego tienes toda la razón: sería absurdo saltarse toda Eurasia para acabar en las Azores.

¿Que clase de huella infrarroja deberían dejar los "enjambres de Dyson"? Porque a lo mejor estamos hartos de verlas y las estamos tomando por enanas marrones.
Y dirás que un enjambre de Dyson debería ser considerablemente mayor que una enana marrón (o blanca o roja), pero el problema es que a grandes distancias nos hacemos más caso de la luminosidad de un objeto que del tamaño real.

Una sugerencia: deberías poner la encuesta arriba, en la barra lateral. Sería más facil de ver ;)

DarkSapiens dijo...

Ups, parece que no se ha copiado bien el enlace al artículo de Wikipedia de Gerard O'Neill. Usa éste: http://en.wikipedia.org/wiki/Gerard_O%27Neill

Buenísima entrada, Gouki, como la anterior :)

Espero que, ya puesto al día, pueda leer las próximas entradas a su tiempo y comentar cuando toca :D

Saludos!

Gouki dijo...

darkrosalina.

desde que lei sobre ello se me ha olvidado,exactamente no te podria decir.
ya se hicieron busquedas y hubo dos-tres candidatas, pero se desecharon.
supongo que habra ciertas señales que distingan a las enanas marrones de un enjambre de dyson muy densa, como la longitud de onda relacionada con la temperatura de emision(una enana marron tiene cientos de grados,y un enjambre emitiria a una tª mucho menor), y hay cierta señales que identifican a las enanas marrones, como el litio que se puede identificar en el espectro.

gracias por el consejo, lo hare;)

darksapiens.
gracias por avisarme;)
alegra saber que la gente encuentra interesantes mis entradas, (¿para cuando una tu?)
descuida! comenta cuando puedas.

saludos a todos y gracias por comentar.

Ahskar dijo...

Buenas, he estado liado y aunque había echado el ojo a la entrada hace días no tenía yo mucha disponibilidad. Muy interesante la verda dy expones los argumentos de una forma muy elocuente.

Los textos que citas los leiste en inglés o existe alguna traducción (sinceramente leer en inglés me da muuuuuucha pereza)

Gouki dijo...

leete 'ciudades del espacio' de O'Neill, esta en castellano y lo tienes en la pagina enlazada justo ahora en el lugar del titulo del libro.
no tiene desperdicio.

Ahskar dijo...

Gracias!

Por cierto, tu has leido Mundoanillo ¿no?

Gouki dijo...

si los 4.¿y yu?
ahora tengo pendiente el protector

pedro+ dijo...

Basándonos en nuestra ciencia, este escrito parece estar cargado de razón. En todo caso me ha encantado, felicidades por esta gozada de trabajo.
Quizás el futuro sea parecido esto, Ojalá que la cosa vaya así, claro que para ello nuestra sociedad deberá evolucionar mucho ya que de momento nuestros torpes políticos, nuestra sociedad con una escala de valores tan penosa y religiones como el Islam crece a razón de 10.000 nuevos feligreses por día, dejan un pequeño margen para el optimismo.

Gouki dijo...

Eso ultimo que has dicho no hara mas que motivar a la gente que estara a disgusto en esa situacion, a irse del planeta y crear sus propios habitats en el espacio.

Me alegra que te haya gustado el post.

Saludos

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