Terraformando Venus

En esta entrada os presento alguna idea mía sobre la terraformación de Venus. Estas ideas se remontan a antes de tener este blog, de hecho mi anterior imagen de la cabecera del blog estaba inspirada en esas ideas.

Los que desde hace mucho son lectores de este blog, saben que veo con mejores ojos una colonización del universo mediante habitats espaciales, más que colonizando otros planetas.

Sin embargo, ya que considero que uno de los labores principales de la humanidad es la expansión de la vida (y la inteligencia), veo los planetas como un sitio con buen potencial para esta expansión, puesto que pueden mantener ecosistemas que no son posibles en los habitats espaciales (fosas abisales), o pueden mantener especies migratorias de largas distancias ( cetáceos). Los planetas terraformados deberían servir de reservas de biosfera.

Debido a que hay ciertas características que hacen a cada planeta único, las formas de vida y los ecosistemas que evolucionasen en esos planetas serian también únicos.
Marte es un buen candidato. Hace tiempo en un foro ya cerrado, Homoscience, comentaba la interesante posibilidad de bosques de sequoyas de 300-400 metros de altura o animales flotantes.

Venus es otra posibilidad interesante, ¿como se adaptaría la vegetación y la fauna a una luminosidad tan alta? (merece otra entrada)

Volvamos a los habitats espaciales, los Cilindros McKendree y los Anillos de Bishop son hasta ahora de los más grandes mencionados en el blog, y estarían construidos a partir de nanotubos de carbono o un material diamantoide de origen MNT. Es decir carbono.

La cantidad de carbono disponible en el sistema solar limitará la cantidad de estos habitats, seguramente los habitats estilo O’Neill de tamaño inferior serán más abundantes, ya que parece que hay mucho más metal que carbono en los asteroides.

Pero la evolución planetaria nos has regalado una fuente con billones de toneladas de carbono purificado, Venus. La cuestión es como minar el carbono(que esta en forma de CO2).

Para este escenario, supondré que se posee algún tipo de nanotecnología molecular(MNT), que partiendo de algún tipo de gas rico en carbono es capaz de fabricar materiales de carbono con precisión atómica.

Comenzaríamos desviando un asteroide rico en carbono a la orbita requerida alrededor de Venus. Algún tipo de nanofactoría automatizada se dedicaría a fabricar un cable de nanotubos de carbono, que iría descendiendo desde al asteroide hasta rozar la atmósfera superior de Venus. Entonces el crecimiento se detendría.

Una vez logrado esto, una nanofactoría descendería al extremo inferior del ascensor espacial creado, y allí partiendo del CO2 atmosférico empezaría a fabricar un cable gemelo, pero no para seguir descendiendo. Este cable gemelo se elevaría por el ascensor espacial a la vez que la nanofactoría lo fabrica.

Estos segmentos nuevos serían subidos a orbita, y después transportados a algún Punto de Lagrange. Una vez allí estos segmentos lineales de varios miles de km de longitud pasarían a una forma circular, y podrían unirse para crear el cuerpo cilíndrico de los habitats espaciales mencionados.

Observad que partiendo del ascensor espacial se pueden fabricar segmentos de los habitats, o ascensores espaciales gemelos.

Lo más sensato seria partiendo del primer ascensor espacial, crear otro ascensor, y así sucesivamente hasta tener un numero considerable de ascensores espaciales con capacidad de fabricar posteriormente más segmentos.

Si eliminamos carbono, nos encontraríamos que la atmósfera de Venus se iría enriqueciendo en oxigeno, lo cual en principio no sería interesante, pues diluiría el CO2, reduciendo el rendimiento de las siguientes extracciones.
Así que seria interesante subir también el oxigeno generado con los segmentos. El oxigeno será necesario para crear la atmósfera de los habitats espaciales. Y cuando sea necesario incluir agua, solo tendremos que importar el 11% de masa en forma de hidrógeno que si importásemos agua de otro punto del sistema solar. Recuperaríamos parte de la energía luego al quemar hidrógeno y oxigeno para formar agua.



Voy a partir del valor de masa calculado por Thomas Mc Kendree en forma de carbono necesario para construir un hábitat espacial cilíndrico de 4610 km de longitud y 461 km de radio, fabricado con material diamantoide , con una densidad de 3510 kg/m3, 8x10^16 kg.



Pero como voy a optar por nanotubos de carbono, y estos tienen una densidad inferior(1400 kg/m3), tomare finalmente una masa para un hábitat de tales características.

Masa: 3.2*10^16 kg.
Superficie: 13*10^6 km2.

La Antártida tiene 14*10^6 km2, la Luna 38*10^6 km2.


Venus tiene una atmósfera 96% en CO2, 92 atm, y una gravedad de 0.9 g.

Partiendo de estos datos obtengo 4.5*10^20 kg de CO2 en la atmósfera de Venus, o 1.2*10^20 kg de carbono.

Eso da como resultado que el carbono en la atmósfera de Venus podría servir para la construcción de 3750 habitats espaciales, con una superficie total final de 95 veces la de la Tierra.

Terraformación de Venus = 1 planeta terraformado + 95 Tierras.

Simplemente terraformando Venus obtendríamos la misma superficie que colonizando los planetas de varios años luz a la redonda. Teniendo en cuenta que probablemente esos planetas deberán ser terraformados igualmente, energéticamente hablando la opción esta clara.

Tal proceso de terraformación podría llevar cientos de años, o milenios, pero se obtendría superficie habitable desde el principio. Aunque tardásemos un milenio, obtendríamos una Tierra cada 10 años.

Venus podría mantener una civilización muy rica. Varios billones viviendo en los Langranianos. Con energía solar abundante.

Esta opción es mucho mejor que otras que proponían volar literalmente la atmósfera de Venus a lo bruto con impactos de asteroides.

Toda esta megaconstrucción podría seguirse desde la Tierra, veríamos como Venus pasaría de ser un único punto luminoso a una región llena de puntos brillantes.

El objetivo final para Venus podría ser una atmósfera final con 0.8 atmósferas de nitrógeno, el CO2 necesario para mantener unas temperaturas agradables y el oxigeno necesario para respirar, 0.2 atm. Reducir la atmósfera de nitrógeno de 3 atm a 0.8 seria conveniente, transformándola en nitratos. El planeta sería bastante seco, pero viendo que los planetas tipo Dune evolucionan de formas más favorable, quizás sea mejor dejarlo así. Que la nueva vida introducida allí se adapte...




Dejo esta entrada inacabada, dejando el asunto de la rotación pendiente.

El Mass Driver

El físico Gerald K.O’Neill principal impulsor de la idea de los habitats espaciales(Cilindro de O’Neill), no pensó construir estos con recursos terrestres, como seguramente pensaran muchos , y lo cual seria carísimo, sino con materiales lunares(aunque a posteriori se podrían abandonar estos por los de origen asteroidal).

La pozo gravitatorio lunar es muchísimo menor que el terrestre, por lo cual se necesita menos energía para escalarlo, lo cual se traduce en que elevar algo desde la superficie lunar es mas barato, mas exactamente un 5% de lo que costaría hacerlo desde la superficie terrestre. Además la ausencia de atmósfera no dificulta el proceso interponiendo una fricción con el proyectil.
Es decir si queremos coger todo el material necesario para construir un hábitat espacial, mejor que lo hagamos desde la Luna y no desde la Tierra. POR ESO UNA BASE LUNAR ES TAN IMPORTANTE.

O’Neill con el fin de enviar eficazmente materias primas desde la Luna a los Puntos Langranianos donde se construirá un hábitat espacial, ideo un sistema que lo haría de forma eficaz, el famoso ‘mass driver’.
El mass driver es una especie de catapulta magnética. La idea básica es acelerar una carga magnéticamente a través de un largo tubo acelerador.

Si acercas dos imanes los campos magnéticos se atraerán (o se repelerán según orientación de los polos). Si haces pasar corriente eléctrica por una bobina de alambre esta generara un campo magnético. Esto se conoce como electroimán. Igualmente dos electroimanes se pueden repeler o atraer . La posición de los polos en este caso se determina según la corriente sea de sentido horario o antihorario en la bobina.

Un mass driver constaría de un largo túnel con numerosas bobinas, las bobinas guía, y una cubeta que lleva un paquete con el material a lanzar, y que tiene dos bobinas de radio menor a las bobinas guía. La cubeta se acelera en el interior del tubo.

Cada bobina guía se conecta independientemente de las otras y solo una en cada ocasión. La bobina de la cubeta tiene corriente en todo momento. La bobina guía induce corriente en la bobina de la cubeta.

La bobina de la cubeta se siente atraída por una bobina guía, acelerándose por lo tanto. Cuando la bobina de la cubeta llega al centro de la bobina guía, la bobina guía se apaga, porque sino tras ese punto se desaceleraría, atraída otra vez de vuelta. Para entonces la siguiente bobina ya conectada seguirá atrayéndola y manteniendo la aceleración.
Es decir cada bobina guía se enciende únicamente cuando la bobina de la cubeta este lo suficientemente cerca para realizar una atracción provechosa, y cada bobina guía se apaga cuando la bobina de la cubeta atraviesa su centro.


La cubeta nuca toca el túnel puesto que el campo magnético creado la hace levitar manteniéndola en el centro.

Esto es un mass driver que solo tira, hay versiones que tiran y empujan. Para ello después de pasar por el centro la bobina de la cubeta, la bobina guía cambia de polaridad para crear repulsión. Pero esto es mas complicado.

Como resultado la cubeta sufre aceleraciones de miles de g durante su recorrido por el tubo. Al final de este el paquete sale despedido a una gran velocidad(en este caso a la velocidad de escape lunar), mientras que la cubeta donde iba se frena en una sección de desaceleración.
En la sección de desaceleración, el momento de esta cubeta se vuelve a transformar en corriente eléctrica.
En definitiva se puede decir que la sección de aceleración funciona como un motor y la de desaceleración como un generador.
El rendimiento de la energía que se recupera esta entre un 70% y un 90%.
La cubeta una vez frenada vuelve al inicio de la sección de aceleración con un nuevo paquete, para repetir el proceso de nuevo. Es un sistema con recirculación.

Dentro del tubo se hace el vacío, sino la fricción con el aire supondría graves problemas, por desgaste de la cubeta, desviación de la trayectoria...lo bueno que tiene la Luna es que el vacío sale gratis.

No se envía una gran carga cada mucho, sino innumerables paquetes pequeños(de pocos kilos) continuamente(cada segundo mas o menos).
El material lunar es compactado en pequeños paquetes y sellados con una fina capa de fibra de vidrio para su posterior introducción en la cubeta del mass driver.

Una ventaja del mass driver frente a un sistema de cohetes es que no enturbiaría la atmósfera lunar. La gravedad lunar es los suficientemente alta para mantener una atmósfera. Muchos lanzamientos de cohetes la harían cada vez mas densa, requiriéndose años para recuperar su situación inicial.




Imagen: O'Neill (centro) con el Mass Driver 1


El mass driver no es solo algo teórico, se han creado varios prototipos desde hace tres décadas cuando surgió la idea.
En 1977 O’Neill junto a Dr. Harry Kolm y un grupo de estudiantes del MIT desarrollaron el Mass Driver 1, de pequeño tamaño, únicamente con 20 bobinas, con material de fontanería y motores de coches colocados en serie. Fue capaz de proporcionar 33 g.
Mas tarde desarrollaron el Mass Driver 2 capaz de dar 500 g de aceleración.
El posterior Mass Driver 3 fue capaz de llegar a las 1800 g.



La siguiente imagen muestra la longitud necesaria de la sección de aceleración del mass driver correspondiente para conseguir la velocidad de escape lunar. Únicamente 160 metros! El mass driver se podría construir aquí y después llevarlo plegado a la luna.

Se supone que un mass driver lunar seria capaz de enviar a los Puntos Langranianos 600.000 toneladas al año. Varios podrían suministrar todo el material necesario para construir un hábitat pequeño estilo Esfera de Bernal en pocos años, y para los paneles solares del SPS. La composición del suelo lunar es 43% oxigeno(aire), 21% silicio(vidrio, paneles solares),10% aluminio, 9% hierro,% magnesio, 2% titanio(estructuras metálicas). Esto solo reduce la necesidad de subir cosas desde la Tierra a compuestos de nitrógeno, carbono y agua. Esta necesidad se elimina si se tiene acceso a los asteroides, después la Luna no seria necesaria.

El mass driver se pondría convertir en un futuro en la mejor opción para el transporte de material por todo el sistema solar. Obviamente no como medio de transporte para las personas, pues unas aceleraciones tan enormes son mortales.
No solo eso, también seria un modo de desviar asteroides de forma muy efectiva y con gran precisión, en un periodo de tiempo de meses. Un mass driver o varios, en un asteroide podrían utilizar la misma masa del asteroide como material de propulsión, como si fuesen cohetes anclados a este solo que en vez de utilizar como empuje un gas a altas temperaturas, estos crean el empuje lanzando material sólido a velocidades altísimas, de miles de g. La misma idea se puede aplicar para mover naves espaciales y habitats espaciales.
Partiendo de las bases con las que funciona el mass driver, se daría lugar a avances mas importantes como varios equivalentes del ascensor espacial que no necesitan nanotubos de carbono, un tipo de habitats de los que todavía no he hablado hasta ahora y un montón de cosas mas. Estos temas no tardaran, lo prometo.

Actualizacíon(extra video)

Mas información.

Articulo en PERMANENT.

DYNAMICS AND DESIGN OF ELECTROMAGNETIC MASS DRIVERS(1)(2)(3)

MASS DRIVER UP-DATE

Wis_alien del blog Wis Physics construyo hace no mucho un cañón gauss, que es el hermano pequeño del mass driver.

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.

Viviendo en el espacio: Esferas de Bernal y cilindros de O'Neill

Por las tres entradas anteriores sobre las cartas desde el espacio, supongo que ya estaréis familiarizados con los habitats espaciales creados por Gerald K O’Neill.
Este planteo varios modelos de habitats espaciales en los que la humanidad podría ver satisfechas sus necesidades de expansión, entre muchas otras. Por ahora solo voy a describirlos, mas adelante ya me centrare mas en sus implicaciones para la humanidad..
Quizás imaginéis estos asentamientos espaciales como frías estructuras metálicas sin vida, llenos de pasillos claustrofóbicos, como se ve en las películas de ciencia ficción, veréis que no es así.

O’Neill desarrollo tres modelos de habitats espaciales: isla 1, isla 2 e isla 3.

-el modelo de isla 1 es una versión mas pequeña del diseño de hábitat espacial creado por John Desmond Bernal en 1929, la esfera de Bernal, que era un hábitat de 1,6 km de diámetro con una capacidad de 20.000 a 30.000 personas. Esta versión poseería una capacidad de al menos 10.000 personas con un diámetro de 500m

-isla 2 es una versión mas grande de isla 1, con cabida para 140.000 personas y un diámetro de 1800 m(en el resto de la entrada cuando hable de isla 1 incluiré a isla 2)


Imagen:(pinchar)Vista esquemática de isla 1 con objetos a escala

-isla 3 es un modelo totalmente diferente, pasamos de la estructura esférica de isla 1 e isla 2 a un diseño cilíndrico, con una superficie habitable mas aprovechable, también es conocido como cilindro de O’Neill. Con 3 Km. de radio y treinta de longitud, poseería una área habitable de alrededor de 300 km2 (aunque los limites de los materiales conocidos permitirían tamaños mayores, hasta 10 km de radio y 100 km de longitud o mas). La relación radio longitud de 1/10 no es casual puesto que a mayores longitudes el efecto de giro se transformaría en un movimiento de bamboleo del cilindro

O’neill no dejo claro que población podría mantener, dio cifras de hasta 10 millones, pero como por una cuestión que se comentara mas adelante al estar estos cilindros colocados en parejas, desconozco si se refería a 10 millones en cada uno o entre los dos. La capacidad de mantener una población dependerá de la capacidad de producir alimentos, entre otras cosas, pero como cifra conservadora tomare 5 millones en cada uno.
Por supuesto no es obligatorio alcanzar estas densidades de población.

Todos estos habitats apuntan su eje de rotación hacia el sol, y rotan para proporcionar un equivalente de la gravedad en su superficie interna.

En isla 1 las ventanas están en ambos polos, un sistema de espejos refleja la luz hasta el interior a través de esas ventanas, y hasta los toroides dedicados a la agricultura de los que se hablara mas adelante.
El cilindro esta dividido en tres áreas habitables,( los valles) y tres grandes ventanales, colocadas alternativamente. Los extremos de los cilindros terminan en los dos polos en dos medias esferas, que actúan de zona montañosa con una altura de 3000 metros.
Justo encima de cada área de las ventanas hay un espejo plano inclinado a 45 grados que refleja la luz hasta el valle de debajo. El espejo reflejaría el sol dando la apariencia de cielo con un sol a una altura correspondiente alas 11 de la mañana en la Tierra, los espejos podrían ir girando para simular el movimiento del sol, incluido el amanecer y el atardecer.
el área de las ventanas no consiste en una única ventana, sino en un gran numero de pequeñas ventanas, encajadas en un fino marco metálico, desde cerca se notaria la separación entre ambas, pero desde la superficie este efecto desaparecería, de forma que los habitantes percibirían el área de las ventanas como una única ventana continua que no obstaculiza en nada a la luz.


Trayectoria de la luz en isla 1.


Trayectoria de la luz en isla 3 y en uno de sus módulos de agricultura

Podría parecer que algo así volvería extremadamente frágil un hábitat espacial, pero este es un pensamiento erróneo, un impacto de un micrometeorito del tamaño de una pelota de tenis se daría cada tres años en isla 3, creando únicamente un agujero en solo uno de los muchos paneles de los que consta el área de las ventanas.
Un agujero así seria fácilmente detectable pues se crearía una nube de condensación en el agujero por donde el aire se escapa al vació. se necesitarían años para que el hábitat se quedase sin aire a causa de un escape de aire de esta magnitud(en isla 3), y la reparación se podría dar en unas pocas horas de forma que incluso la mayor parte de la población no se daría ni cuenta, también se podrían instalar sensores para detectar posibles roturas.
En isla 1 un impacto que rompiese completamente un panel se daría cada miles de años.
Un impacto por un meteorito de una tonelada se daría con un intervalo de alrededor de un millón de años, un suceso así seria algo mas catastrófico, pero aun así no supondría la destrucción del hábitat, si esta bien construido.
Esta tasa de impactos es para una área cerca de la Tierra, estos habitats espaciales estarían es una posición mas alejada, por lo cual la tasa de impactos seria menor, la explicación de este fenómeno es que la Tierra a causa de su gravedad atrae mas meteoritos, por lo cual una misma unidad de área sufre mas impactos cerca de la tierra que lejos.
En isla 1,sus habitantes vivirían a lo largo del ecuador de esta esfera, donde la gravedad es la normal, según nos alejamos del ecuador la gravedad iría descendiendo. Bordeando el ecuador podría haber un rio.
Las personas de edad mas avanzada o con problemas de movilidad podrían trasladarse a estas zonas de menor gravedad, donde podrían llevar una condiciones de vida mejores para su estado, sin muletas o cualquier otro artilugio para facilitar la movilidad.
En isla 3 los habitantes podrían vivir en cualquiera de los tres valles, donde la gravedad seria de un g. Estos habitantes podrían tomar un sin fin de posibilidades a la hora de poblar esos valles, podrían decidir poblar los tres de forma muy repartida, o solo uno dejando los otros dos totalmente libres para el crecimiento de la naturaleza, una buena localización seria cerca de la zona montañosa al principio de los valles. Igual que en isla 1 al subir estas montañas la gravedad iría bajando, así pues también se podría trasladar la gente enferma para disfrutar de un peso menor. En uno de los polos donde se podría crear una oscuridad permanente, se formaria un casquete de hielo, que daría lugar a un rio que terminaria enun pequeño lago a medio camino en medio del valle.


Imagen:(pinchar)Se observa el interior de isla 3, los tres valles, la zona de ventanas, parte de un espejo y el casquete de hielo en el fondo, el rio y el lago.

Quizás penséis que 5 millones para una superficie de 300 km2 es una población atestada, pero tomando el ejemplo de una familia de 5 miembros con una casa de dos pisos para vivir con 50 m2 cada piso y un tejado como terraza de otros 50 m2, mas un jardín de 20 m2(toda una vivienda de lujo en la situación de pisos carísimos que hay en la Tierra) solo ocuparían toda la población 70 km2, lo cual ni siquiera es la superficie de un valle entero, los otros dos valles con 200 km2 estarían totalmente vacíos. Lejos de ser una población atestada seria una situación mas parecida a la rural, mas aun si tenemos en cuenta que ni un cm de esta área se malgastara en campos de labranza ni industrias, cosa totalmente contraria a la Tierra, donde los tres compiten por superficie aprovechable.
En esta situación las zonas no habitadas florecerían con vida salvaje.
y recordemos cuando hablamos de zonas salvajes que la mayoría de lo que en la Tierra consideramos zonas salvajes hace 50-100 años fueron zonas de cultivo o fueron taladas, los valles en los que se deje crecer a la naturaleza podrían transformarse en bosques .

Por supuesto como en cualquier ciudad, habría hospitales, cines, universidades, parques...

La agricultura no se realiza en la superficie habitable sino en los módulos para la agricultura que se encuentran en el exterior. Como se observa en las imágenes en Isla 1 los módulos para la agricultura son unos toroides alojados en los extremos de la colonia, ya comente que la luz se reflejaba por espejos hasta estos módulos de agricultura.
En Isla 3 son unos cilindros mas pequeños(2.5 km2 de superficie cada uno) en una formación de varias decenas, que giran formando un anillo a una velocidad diferente del hábitat principal.
La cantidad de superficie de los módulos de agricultura es cercana a la del área habitable del hábitat, para poder suministrar alimentos a toda la población.

Imagen (pinchar)
Vista interior de isla 3, se observa como en este caso se ha decidido poblar la falda de las montañas, el resto permanece salvaje.

El control de lo que entra en estos módulos es absoluto, por lo que no es necesario el uso de ningún plaguicida, ya que los cultivos se verán libres de cualquier tipo de plaga.
y si de todas formas una plaga se extiende en alguno de los módulos solo hay que permitir al máximo la entrada de luz para esterilizar todo el modulo mediante el calor, para después rehabilitarlo para su uso, este tratamiento también lo sufre cualquier suministro de material que vaya del hábitat a los módulos de agricultura.
Como he mencionado el paso de la luz es un factor controlado, por lo que se pueden simular las estaciones, en un modulo puede ser enero, o febrero o marzo... de forma que los habitantes del espacio tendrán fruta de cualquier temporada todos los días del año.
La agricultura estaría muy mecanizada y automatizada, que junto al control de la iluminación y temperatura, composición atmosférica y ausencia de plagas, conseguirán grandes rendimientos.
Algunos de estos módulos también pueden servir para la cría de animales, marisco, pescado, cerdos, pavos, conejos... los colonos podrían tener una dieta muy rica y variada, lejos de la insípida comida espacial idealizada por la imaginación popular.

La industria también se realizaría fuera del hábitat, la industria pesada se vería favorecida por la ausencia de gravedad, y hay procesos que verían aumentado su rendimiento por el vació del espacio, además hay procesos que en la Tierra serian prohibitivamente caros por la cantidad de energía que necesitarían, en el espacio con energía ilimitada del sol en todo momento se eliminaría esta limitación, se podrían realizar esos procesos. Si es necesario simular la gravedad para realizar ciertos procesos industriales se consigue de forma fácil haciendo girar las estructuras que sen necesarias.

Como la duración del día es algo totalmente controlable, varios habitats podrían estar sincronizados a intervalos de ocho horas de forma que cuando en uno son las 8 en otro pueden ser las 4 y en otro las 12, así de esta forma, ningún trabajador se vería obligado a trabajar de noche, para cumplir con la necesidad de producción interrumpida de la industria.

Toda la industria estaría apilada en frente del hábitat.


Imagen:(pinchar)Vista exterior de un par de isla 3, con los módulos de agricultura, y el centro industrial delante

El hecho de que la industria y la agricultura estén fuera del hábitat otorga un medioambiente libre de cualquier contaminación a sus pobladores, que respirarían un aire tan limpio como el que no se respira en la Tierra desde antes de la industrialización.

Debido a las dimensiones del hábitat, se podría construir un sistema de maglev para transportar a la población en el hábitat, gracias a este rápido medio de transporte cualquier habitante podría estar en cualquier punto del hábitat en pocos minutos. Esta especie de tren magnético podría ir por la superficie o por debajo, por eL interior del suelo del hábitat para minimizar el efecto estético sobre el entorno.

También hay un colector de energía solar que proporcionaría electricidad a todo el hábitat, la electricidad se suministraría mediante cables subterráneos a toda la población.
En el espacio el sol esta 24 horas al dia, proporcionando alrededor de 1300 w/m2, compárense con la cantidad de energía que lega por ejemplo al desierto del Sahara un día totalmente despejado,275 w/m2, con lo cual se consigue diez veces mas energía.
No solo los habitantes tendrían una cantidad increíble de energía eléctrica sino en muchas de sus actividades ni la necesitarían como de intermediaria. Se podrían introducir canalizaciones que conectasen el exterior del casco, atravesándolo hasta el interior de los hogares , como por ejemplo hasta la parrilla de la cocina.
Un gran porcentaje de el consumo de los hogares se dedica a esas actividades: cocinar , calentar el agua...y todo esto se podría hacer sin electricidad, la cual es muy abundante ya de por si.

Los habitats tienen que estar orientados permanentemente en la misma posición respecto al sol, para que la luz sea reflejada correctamente hasta el interior de los habitas y los módulos de agricultura, al sufrir un fenómeno de precesión(los habitats espaciales son como giroscopios gigantes) cambiarían su dirección. Es necesario encontrar una forma de evitar este efecto.
La solución es colocar los cilindros de O’Neill en pares con sentido de rotación contrarios, de forma que el efecto de presesión de cada cilindro se viese anulado por el de su pareja, así ambos cilindros apuntarían siempre al mismo punto, su fuente de energía, el Sol.
El par de cilindros se encontrarían a una distancia de varios km
En isla 1 se podría hacer mediante una segunda coraza separada de la estructura de la esfera, y envolviéndola a esta, que al girar en sentido contrario anularía el efecto de precesión, con el añadido de aumentar mas aun la protección contra la radiación cósmica.
Las paredes del hábitat, el terreno que hay por encima, y el volumen de la atmósfera impiden el paso de la radiación de forma que esta no supone un peligro para sus habitantes.
Además en el exterior sobre el casco se añadiría una capa de escorias industriales para disminuir mas la radiación.
La elección de reflejar la luz en vez de posicionar los habitas de forma que entre la luz directamente también tiene motivos de reducción de la radiación, una iluminación directa expone a los habitantes a la malo y bueno de la radiación, mediante espejos se refleja la parte buena y la parte mal no entra.

Cualquier persona de uno de los habitat podría viajar al otro hábitat del par en pocos minutos, a causa de la rotación de estos cilindros una persona que un pequeño modulo de transporte estuviese en la superficie exterior alcanzaría una velocidad(la de la velocidad tangencial del hábitat, 600 km/h para el modelo de isla 3 comentado) que le llevaría al otro cilindro en pocos minutos, el viaje seria gratis.
En un hábitat del par se podría elegir por dar un ejemplo un clima hawaiano y el otro algo mas frío de forma que tuviese estaciones, una persona en concreto podría estar en un mismo día disfrutando un día se sol en una playa tropical y al de una hora estar esquiando en unas laderas nevadas.


Interior de una esfera de Bernal, este en concreto a elegido un clima tropical, se observa el rio ecuatorial con playas, las ventanas por donde entra la luz reflejada, las casas y en el centro el área de recreo a baja gravedad.

No solo hay una gran capacidad de movimiento entre los habitats del par sino que es de esperar que muchos pares se agrupen en formaciones que permitiría a estos pobladores del espacio de cambiar en pocas horas de clima y de cultura.


Se observan varias agrupaciones de cilindros de O’Neill.


En isla 1 tendrían que ponerse aspersores en alguna zona a cierta altura, de forma que se pudiese crear una lluvia artificial, esto otorga un control sobre el clima a la población(por esto y por el control de la iluminación entre otras cosas), es de esperar que igual que en reuniones de los vecindarios, los habitantes se reúnan para decidir democráticamente estos aspectos climatológicos.
Isla 3 ya es lo suficientemente grande como para que la formación de nubes se de forma natural, a una cota de 400 metros , por lo que quizás podría darse lluvia de forma natural dentro del hábitat, también hay suficiente aire como para que el cielo adquiera el color azul con el que estamos tan familiarizados


Como según vamos acercándonos al centro la gravedad se reduce en el centro, se podrían crear zonas de recreo que saquen partido de esta ventaja, natación y buceo en piscina de baja gravedad, vuelo impulsado con la fuerza de los músculos...nuevos deportes surgirían, y algunos actuales podrían sufrir cambios interesantes.

Imagen(pinchar)
Interior de una esfera de Bernal, se observan piscinas en la zona de recreo a baja gravedad y gente volando a la derecha.

Imagen (pinchar)
Otro centro de recreo a baja gravedad.

A distancias mas lejanas que en la orbita de la tierra, las condiciones luminosas se pueden mantener agrandando los espejos, y haciéndolos mas curvos.
¿Cual es el limite en el que un hábitat puede instalarse en una zona del sistema solar utilizando la energía solar?
Suponiendo unos espejos con el doble de la masa en ellos que la del hábitat, una hábitat podría mantener exactamente las mismas condiciones que se disfrutarían en un hábitat en orbita terrestre a una distancia de diez veces la distancia de Pluton al Sol.
A esta barrera se le puede considerar la ‘plataforma continental’ del sistema solar.
tener una pequeña versión de una isla tropical o un pueblecito del mediterráneo a 400 UA no esta nada mal ¿no?

Esfera de Bernal mas allá de Plutón, justo en medio de un espejo colector de luz gigantesco.

Mas allá necesitaran alguna forma de energía alternativa, aunque la energía de fusión y la antimateria sean cosas que aun no controlamos, mas aun la segunda, no es de extrañar que cuando, ¿quizás dentro de dos siglos? se aventuren por primera vez versiones de isla 1 en el borde de esta plataforma continental, se tengan amplios conocimientos de ambas fuentes de energía. Alguna o varias colonias podrían decidir aventurarse mas allá, rumbo hacia estrellas cercanas, la duración del viaje no les importara, dado que no habrá mucha diferencia entre estar miles de años dando vueltas en una orbita alrededor del sol, que estar miles de años en una dirección hacia otro sol. en ese viaje no tendrían porque estar incomunicados, de forma que toda la humanidad se informaría de sus descubrimientos y ellos a la vez tendrían noticias nuestras.

Espero que junto a las imágenes quede claro como podrían ser estos pequeños hogares del espacio, mas adelante profundizare mas en este tema.

No quiere decir que las futuras colonias espaciales tengan que ser así obligatoriamente, seguramente sus constructores en su momento encontraran y realizaran cambios o construirán modelos totalmente diferentes.