Viviendo en el espacio: Virga de Karl Schroeder

En los habitats espaciales vistos hasta ahora se proporcionaba pseudogravedad mediante la rotación de los mismos para producir una fuerza centrifuga.
El tamaño máximo de un hábitat así (1000 km de radio) viene por lo tanto dada por la resistencia a la tracción del material mas resistente conocido, los nanotubos de carbono.
Habitats mas grandes necesitarían materiales mas resistentes, materiales que por ahora solo entran en el campo teórico, y que no serán tema de esta entrada(pero lo serán de otras).
Es posible aumentar el tamaño disminuyendo la velocidad de rotación, pero esto se hará a costa del valor de la pseudogravedad obtenida. Por ejemplo el máximo radio pasara de 1000 a 3000 km si reducimos a un tercio la pseudogravedad(la marciana).

¿Que pasaría si hiciésemos que la pseudogravedad fuese cero y pasásemos a condiciones de gravedad cero?
No, obviamente el tamaño no podría ser infinito, esta vez el tamaño máximo sería dado por la Longitud de Jeans.
Una nebulosa de gas tiene una gravedad que tiende a contraerla, a su vez hay una expansión térmica que tiende a lo contrario. En una nebulosa de densidad dada, habrá un punto en el que si aumentamos su radio y por lo tanto su masa, la gravedad dominara sobre esta expansión térmica, y la nebulosa se contraerá. El radio de equilibrio lo da la comentada Longitud(radio) de Jeans, que se puede calcular mediante la formula siguiente.




Donde kB es la constante de Boltzmann, T la temperatura, G la constante gravitacional, ρ es la densidad del gas y μ la masa de las partículas de la nebulosa.
El resultado suele ser que dentro de esta, ciertas regiones se colapsan dando estrellas(o enanas marrones). En una nebulosa de este tipo la densidad del gas suele rondar unos pocos miles de atomos/cm3, pero en este caso, en el del hábitat, la densidad es la atmosférica terrestre(o valores cercanos), porque hablamos de tamaños mucho menores de los de una nebulosa que suele ser varias veces el tamaño del sistema solar.

La forma del hábitat seria la de un gigantesco balón esférico de nanotubos de carbono de un par de metros de grosor, relleno de una mezcla gaseosa respirable que rellenaría homogéneamente el interior.
Este tipo de hábitat fue diseñado por el escritor de ciencia ficción Karl Schroeder, para la saga de Virga.
Las dimensiones de un hábitat así podrían ser increíbles.
Uno con una mezcla atmosférica de composición la terrestre a una atmósfera, rondaría los 70.000 km de diámetro.
Si hacemos mas ligero el aire, reduciendo la cantidad de componente inerte(nitrógeno), y manteniendo la presión parcial del oxigeno, disminuiremos la masa y por lo tanto aumentara el radio máximo posible, en caso de una mezcla(0.5 atm N2,0.2 atm O2) el diámetro seria alrededor de 120.000 km o el tamaño de Saturno.
Reduciendo aun mas(0.2 atm N2, 0.2 atm O2) el diámetro pasa a mas de 250.000 km superando con creces el tamaño de Júpiter, y si aligeramos la mezcla gaseosa aun mas, sustituyendo el nitrógeno por helio el tamaño aumenta mas, siendo superior a los 400.000 km, lo suficiente para que en su interior se puedan alojar varias decenas de Jupiteres.(1*)

Imagen: comparación de varios tamaños de hábitat con Júpiter y la Tierra(punto azul de abajo)



Imagen: Zonas habitables de varios cuerpos del sistema solar. Para ser justos habría que comparar el volumen de los habitats de la imagen de arriba con el de las esferas que se muestran aquí, pero apenas serian algo mas que un píxel en comparación.


Un hábitat así no podría usar la luz solar como fuente de iluminación y fuente de calor de ninguna manera. La luz de cualquier fuente exterior no podría atravesar tantos km de aire, igual que en el océano tras cierta profundidad.
En la saga de novelas de ‘Virga’ esto se soluciona con un gran reactor de fusión en el centro del hábitat que a modo de sol artificial da calor al sistema, por lo que las zonas mas calientes están en el interior, y las mas frías en el exterior, el borde. Distribuidos por el resto del hábitat versiones mas pequeñas de estos soles artificiales son los que dan luz homogéneamente a este.

Si habéis seguido la saga de viviendo en el espacio, puede que os resulte contradictorio que diga que es deseable un hábitat con gravedad cero, ya que he repetido muchas veces que el control sobre la pseudogravedad supone un punto a favor respecto a los planetas terraformados, en los cuales en la mayoría de la veces la gravedad puede que no sea adecuada.
Pero...en el interior de un hábitat con un volumen tan grande, seria posible construir estructuras de centenares de metros o de algunos km de radio, en forma de anillo, que girasen para dar pseudogravedad, tantas como para dar hogar a varios billones de personas, miles o millones de veces la población de un planeta(2*).

Fuera de estas ciudades flotantes las condiciones serian de gravedad cero. No habría mares ni océanos como los conocemos aquí, sino que estos se encontrarían en forma de grandes masas de agua esféricas y flotantes dentro del hábitat .
Las plantas y los animales solo encontrarían condiciones de gravedad en estas ciudades anillo, por lo que en su mayor parte estos tendrían que estar adaptados y evolucionarían en unas condiciones de gravedad cero(3*). Muchas especies vegetales en ausencia de gravedad podrían crecer como matas esféricas que flotarían en vez de echar raíces en tierra, otras podrían crecer formando bosques en algunos asteroides que se podrían haber dejado flotando en el interior y que harían de montañas. La vida animal evolucionaría quizás favoreciendo formas voladoras(o mas bien nadadoras), y con un sistema visual adaptado a una ausencia de la referencia arriba-abajo.
Una ilustración que me gusta mucho es esta de Alez Ries

Parecería necesario tener ingentes cantidades de materiales para construir algo así, pero no tanto. El mayor de ellos necesitaría alrededor de 2/3 la masa de la Tierra para la masa de la atmósfera, pero uno mas pequeño de 5000 km de diámetro como el de la novela de Schroeder solo necesitaría de apenas un 0.01% de la masa de Plutón.
Plutoides se han descubierto varios recientemente, y es posible que su numero sea muchísimo mayor.
También es posible según una teoría que explica el origen de grandes lunas retrogradas como Tritón, que como consecuencia de capturas por parte de los gigantes gaseosos de uno de los miembros de un sistema de Plutoides binarios, que el otro miembro sea lanzado hacia el exterior del sistema solar.
Así que habría materiales de sobra tanto en el Cinturón de Kuiper, la Nube de Oort, y ¿quizás el espacio interestelar?(es una suposición mía)para crear cientos o millares de habitats de estos. Como este tipo de hábitat no depende de la luz solar, esas regiones frías y alejadas del Sol serian ideales.

En principio estas dimensiones tan grandes les haría candidatos ideales para una detección por el método de transito, a menos claro esta que esa hipotética civilización alienígena, construya este tipo de hábitat lejos de su sol, si es que construye este tipo de hábitat.


Tenéis imágenes de las ciudades giratorias, así como del interior del hábitat en la pagina de Karl Schroeder.
Este mismo autor uso una versión de los Anillos de Bishop en otra novela 'La señora de los laberintos’, la cual la tengo recién leída. Os la recomiendo.


(1*) En este ultimo no se en que medida afectaría tal escasez de nitrógeno, ya que es un nutriente vital para las plantas.

(2*) Haciendo unos simples cálculos, suponiendo que viven unas 50.000 personas en una de estas ciudades giratorias, y que los vecinos mas cercanos están a 100 km de distancia, en el modelo mas grande podrían vivir mas de mil quinientos Billones de personas, y en el mas pequeño comentado casi diez billones. Aunque estos datos son simplemente cálculos personales.

(3*) Recomiendo leer ‘Los árboles integrales’ de Larry Niven, puesto que describe muy bien un montón de formas de vida en gravedad cero.