Cilindro O'Neill

Un cilindro de O'Neill (también llamado colonia de O'Neill ) es un concepto de asentamiento espacial propuesto por el físico estadounidense Gerard K. O'Neill en su libro de 1976 The High Frontier: Human Colonies in Space . ^[1] O'Neill propuso la colonización del espacio para el siglo XXI, utilizando materiales extraídos de la Luna y más tarde de asteroides . ^[2]

Un cilindro de O'Neill estaría formado por dos cilindros que rotarían en direcciones opuestas para cancelar cualquier efecto giroscópico que, de otro modo, dificultaría mantenerlos orientados hacia el Sol. Cada uno tendría ocho kilómetros (5 millas) de diámetro y 30 kilómetros (20 millas) de largo, conectados en cada extremo por una varilla a través de un sistema de cojinetes . Su rotación proporcionaría gravedad artificial . ^[1]

Mientras enseñaba física a estudiantes de grado en la Universidad de Princeton , O'Neill propuso a sus estudiantes la tarea de diseñar grandes estructuras en el espacio exterior , con la intención de demostrar que vivir en el espacio podía ser deseable. Varios de los diseños lograron proporcionar volúmenes lo suficientemente grandes como para ser habitados por humanos. Este resultado cooperativo inspiró la idea del cilindro y fue publicado por primera vez por O'Neill en un artículo de septiembre de 1974 de Physics Today . ^[3]

El proyecto de O'Neill no fue el primer ejemplo de este concepto. En 1954, el científico alemán Hermann Oberth describió el uso de gigantescos cilindros habitables para viajes espaciales en su libro Menschen im Weltraum —Neue Projekte für Raketen- und Raumfahrt ( La gente en el espacio: nuevos proyectos para cohetes y viajes espaciales ). En 1970, el autor de ciencia ficción Larry Niven propuso un concepto similar, pero a mayor escala, en su novela Ringworld . Poco antes de que O'Neill propusiera su cilindro, Arthur C. Clarke utilizó un cilindro de este tipo (aunque de construcción extraterrestre) en su novela Rendezvous with Rama .

En su libro de 1976 ^[1] O'Neill describió tres diseños de referencia, apodados "islas":

• La Isla Uno es una esfera giratoria que mide 1,5 km (1 mi) de circunferencia (512 m o 1.681 pies de diámetro), con gente viviendo en la región ecuatorial (véase esfera de Bernal ). Un estudio posterior de la NASA/Ames en la Universidad de Stanford desarrolló una versión alternativa de la Isla Uno: el toro de Stanford , una forma toroidal de 500 m (1.600 pies) de diámetro. ^[4]

• La Isla Dos tiene un diseño esférico y 1.600 m (5.200 pies) de diámetro.

• El diseño de la Isla Tres , más conocido como el cilindro de O'Neill, consiste en dos cilindros que giran en sentido contrario . Tienen 8 km (5 mi) de diámetro y pueden ampliarse hasta 30 km (20 mi) de largo. ^[5] Cada cilindro tiene seis franjas de igual área que recorren la longitud del cilindro; tres son ventanas transparentes, tres son superficies "terrestres" habitables. Además, un anillo agrícola exterior , de 30 km (20 mi) de diámetro, gira a una velocidad diferente para apoyar la agricultura. El bloque de fabricación industrial del hábitat está ubicado en el medio, para permitir una gravedad minimizada para algunos procesos de fabricación.

Para ahorrar el inmenso coste que supone enviar los materiales desde la Tierra en cohetes, estos hábitats se construirían con materiales lanzados al espacio desde la Luna con un impulsor de masa magnética . ^[1]

En la edición de septiembre de 1974 de la revista Physics Today , el Dr. O'Neill argumentó que la vida a bordo de un cilindro O'Neill sería mejor que en algunos lugares de la Tierra. ^[6] Esto se debería a la abundancia de alimentos, al control del clima y del tiempo, y al hecho de que no habría necesidad de vehículos que utilicen motores de combustión que crearían smog y contaminación. ^[6] Los habitantes también se mantendrían activos y entretenidos practicando deportes terrestres actuales como el esquí, la vela y el montañismo, gracias a la gravedad generada artificialmente debido a la rotación del cilindro. Además de estos deportes, también se crearían nuevos deportes a partir del hábitat encerrado en un cilindro en el espacio, y estas circunstancias se aprovecharían de manera creativa. ^[6]

Los cilindros giran para proporcionar gravedad artificial en su superficie interior. En el radio descrito por O'Neill, los hábitats tendrían que girar unas veintiocho veces por hora para simular una gravedad terrestre estándar ; una velocidad angular de 2,8 grados por segundo. Las investigaciones sobre factores humanos en sistemas de referencia giratorios ^{[7] [8] [9] [10] [11]} indican que, a velocidades de rotación tan bajas, pocas personas experimentarían mareos debido a las fuerzas de Coriolis que actúan sobre el oído interno. Sin embargo, las personas podrían detectar las direcciones de giro a favor y en contra del giro girando la cabeza, y cualquier objeto que se cayera parecería desviado unos pocos centímetros. ^[10] El eje central del hábitat sería una región de gravedad cero , y se previó que podrían ubicarse allí instalaciones recreativas.

Se planeó que el hábitat tuviera oxígeno a presiones parciales similares a las del aire terrestre, un 20% de la presión del aire a nivel del mar de la Tierra. También se incluiría nitrógeno para agregar un 30% más de la presión de la Tierra. Esta atmósfera de media presión ahorraría gas y reduciría la fuerza y ​​el grosor necesarios de las paredes del hábitat. ^{[1] [4]}

A esta escala, el aire dentro del cilindro y la cubierta del cilindro proporcionan una protección adecuada contra los rayos cósmicos . ^[1] El volumen interno de un cilindro O'Neill es lo suficientemente grande como para soportar sus propios sistemas meteorológicos pequeños, que pueden manipularse alterando la composición atmosférica interna o la cantidad de luz solar reflejada. ^[5]

En la parte posterior de cada franja de ventana hay grandes espejos con bisagras. El borde sin bisagras de las ventanas apunta hacia el Sol. El propósito de los espejos es reflejar la luz del sol en los cilindros a través de las ventanas. La noche se simula abriendo los espejos, dejando que la ventana vea el espacio vacío; esto también permite que el calor irradie al espacio. Durante el día, el Sol reflejado parece moverse a medida que se mueven los espejos, creando una progresión natural de los ángulos del Sol. Aunque no es visible a simple vista, se puede observar que la imagen del Sol gira debido a la rotación del cilindro. La luz reflejada por los espejos está polarizada , lo que puede confundir a las abejas polinizadoras . ^[1]

Para permitir la entrada de luz al hábitat, se han dispuesto grandes ventanas a lo largo del cilindro. ^[1] Estas no serían de un solo panel, sino que estarían formadas por muchas secciones pequeñas, para evitar daños catastróficos, y así los marcos de aluminio o acero de las ventanas pueden soportar la mayor parte de las tensiones de la presión del aire del hábitat. ^[1] Ocasionalmente, un meteoroide podría romper uno de estos paneles. Esto causaría cierta pérdida de atmósfera, pero los cálculos mostraron que esto no sería una emergencia, debido al gran volumen del hábitat. ^[1]

El hábitat y sus espejos deben estar apuntando perpetuamente al Sol para recolectar energía solar e iluminar el interior del hábitat. O'Neill y sus estudiantes desarrollaron cuidadosamente un método para girar continuamente la colonia 360 grados por órbita sin usar cohetes (que arrojarían masa de reacción). ^[1] Primero, el par de hábitats puede girarse haciendo funcionar los cilindros como ruedas de momento . Si la rotación de un hábitat está ligeramente desviada, los dos cilindros girarán uno alrededor del otro. Una vez que el plano formado por los dos ejes de rotación es perpendicular en el eje de giro a la órbita, entonces el par de cilindros puede ser girado para apuntar al Sol ejerciendo una fuerza entre los dos cojinetes orientados hacia el Sol. Al empujar los cilindros uno hacia el otro, ambos cilindros precesarán giroscópicamente y el sistema girará en una dirección, mientras que al empujarlos uno hacia el otro, girará en la otra dirección. Los hábitats contrarrotativos no tienen ningún efecto giroscópico neto , por lo que esta ligera precesión puede continuar a lo largo de la órbita del hábitat, manteniéndolo apuntado al Sol. Esta es una aplicación novedosa de los giroscopios de momento de control .

En 1990 y 2007 se presentó un diseño derivado más pequeño, conocido como Kalpana One, que soluciona el efecto de tambaleo de un cilindro giratorio aumentando el diámetro y acortando la longitud. Los desafíos logísticos del blindaje contra la radiación se resuelven construyendo la estación en una órbita terrestre baja y eliminando las ventanas. ^{[12] [13]}

En 2014, se sugirió un nuevo método de construcción que implicaba inflar una bolsa y envolverla con un carrete (construido a partir de materiales asteroidales), como la construcción de un recipiente a presión envuelto en material compuesto . ^[14]

En un evento de Blue Origin en Washington el 9 de mayo de 2019, Jeff Bezos propuso construir colonias O'Neill en lugar de colonizar otros planetas. ^{[15] [16]}

• 
  Un cilindro construido a partir de bolas interconectadas u otras geometrías ^[17]
• 
  Una imagen conceptual de la NASA de múltiples cilindros de hábitat orientados hacia el Sol.

• Rotor (atracción) : este, el Gravitron y algunas otras atracciones de parques de diversiones utilizan la fuerza centrífuga de manera similar.
• Anillo del obispo (hábitat)
• Módulo de alojamiento de centrífugas , un módulo cancelado de la ISS
• Don Davis (artista)
• Esfera de Dyson
• Cilindro McKendree
• Chovinismo planetario
• Estación espacial con ruedas giratorias
• Skyhook (estructura)
• Toro de Stanford

• Heppenheimer, TA (2007) [1977]. Colonias en el espacio (edición en línea). National Space Society. ISBN 978-0-8117-0397-0. Consultado el 19 de abril de 2009 .

Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Cilindros O'Neill .

• Vídeo de YouTube sobre la Isla Tres de la NASA Ames (5 min)
• Vídeo de YouTube: Un escenario de construcción para los hábitats de asentamiento espacial en los cilindros de O'Neill, tercer taller interestelar del valle de Tennessee, 10 y 11 de noviembre de 2014, Oak Ridge, Tennessee, Dr. Gordon Woodcock (30 min)
• Un vídeo sobre cómo hacer que los vuelos espaciales sean lo suficientemente asequibles para construir colonias espaciales (10 min)