Relatos en la Isla Tintero

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Ciencia para escritores: el Cilindro de O’Neill o nuestro hogar en el espacio

Una nave gigante flota en el espacio. En su interior, cientos de humanos han formando una colonia lejos del planeta Tierra. Tienen sus propias plantas y animales y generan su propia energía.

Si esto te suena, es porque la colonización espacial es un tema muy trillado en la ciencia ficción. Ya hablé de ello en esta entrada acerca de Asgardia (que te recomiendo que leas antes de seguir con esto si no lo has hecho ya), pero en esta entrada quiero ampliar un poco más y explicar una forma de colonizar el espacio de forma efectiva.

portada

Las propuestas de colonización no son pocas, desde trabajos de científicos a ambientaciones de escritores. Sin embargo, una de las que más me convence es el llamado Cilindro de O’ Neill o Isla III.

El Cilindro de O’ Neill es un cilindro espacial diseñado por el físico Gerard O’ Neill. *Sonido de aplausos muy fuerte* “Gracias por la aclaración, Raquel, jamás lo habríamos imaginado.”

Ahora en serio, el Cilindro de O’Neill es un hábitat espacial que consiste en dos cilindros de 3,2 km de radio y 32 km de largo. Ambos giran en direcciones opuestas, lo que permitiría generar una gravedad artificial similar a la terrestre. Además, debido al gran radio de los cilindros, las probabilidades de sufrir mareos por el efecto Coriolis son muy bajas.

Diseño

Los cilindros estarían acondicionados en la superficie interna lateral. Haciendo un cálculo obtenemos 1287 km cuadrados de superficie, a los que podrían darse diversos usos. Para empezar, estaría dividida en seis “tiras” de las cuales, tres serían ventanas y otras tres, las zonas habitables , que se destinarán a diversos usos.

Para empezar, es importante tener zonas verdes, de vegetación. No solo permitirían regenerar el oxígeno para respirar, sino que también pueden servir para alimentar a la población. Además, bosques y praderas tendrían efecto beneficiosos en la población: recuerdan a la Tierra y son un espacio que permite desconectar.

zona verde colonia espacial.jpeg

Zona verde de los cilindros.

Por otro lado, debería haber zonas de granjas, que proporcionarían alimentos a los tripulantes y zonas de viviendas que los alojarían. Hay muchas opciones para organizar estas viviendas, desde casas campestres a apartamentos, porque en el cilindro cabría todo. Es necesario también zonas de servicios, como un médico o un colegio…etc. Hay que tener en cuenta que ya no se va a volver a la Tierra, al menos a corto plazo.

Asimismo, y esto ya son elucubraciones mías, se debería incluir una zona de laboratorio para que pueda progresar la tecnología y la ciencia (aunque tampoco se podrá progresar indefinidamente, ya que los recursos son finitos.)

Atmósfera

Pero para que el Cilindro de O’Neill sea habitable, además de plantitas y animales, requiere también una atmósfera adecuada. Como sabemos, a nivel del mar, la presión atmosférica es de una atmósfera o 760 mmHg, y que el aire está compuesto por un 21% de oxígeno y un 79% de nitrógeno que no podemos utilizar (con pequeñísimas partes de otros gases, como argón o CO2).

Se ha planteado que dentro del cilindro, la presión atmósférica sea la mitad de esta presión atmosférica terrestre a nivel del mar (que según he visto, equivaldría a estar a 5400 metros de altura). Esto permitiría reducir mucho la cantidad de gas que hace falta dentro del cilindro, con el consiguiente ahorro. Sin embargo, los tripulantes tendrían que acostumbrarse a respirar de forma un poco distinta, pero posiblemente se aumentara ligeramente la concentración de oxígeno en el aire para que nadie sufriera el mal de altura.

Otra ventaja de que haya menos presión es que el grosor de las paredes puede disminuir (porque cuanto menos aire haya “empujando” desde dentro, menos se necesita aguantar). Esto hace que la nave pese mucho menos, y creedme que cualquier reducción va a notarse en una nave tan grande, con lo que se ahorrará en combustible.

Además, las ventanas de las que he hablado antes se construirían con secciones de diferente grosor para que se pudiera manejar la presión atmosférica.

Por otro lado, como seguramente sabréis, la atmósfera terrestre nos protege de la radiación solar, que es peligrosa porque puede producir mutaciones y en general daños en el cuerpo. Los astronautas que están en la EEI reciben niveles altos de radiación solar, a pesar de estar protegidos por un grueso blindaje de aluminio en el casco de la nave. Sin embargo, el cilindro de O’Neill contiene mucho aire en su interior, por lo que puede proteger a la tripulación de los rayos cósmicos sin necesidad de ese blindaje.

Luz: días y noches

Las famosas ventanas que no dejo de mencionar se construyen con la idea de que la luz solar entre por ellas. Esto es una idea buenísima en el caso de que nos encontremos cerca del Sol, pero no tan buena si se plantea que el Cilindro de O’Neill viaje por el espacio hasta alejarse (en ese caso no quedaría otra que tirar de luz artificial, con lo que gasta).

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En esta imagen se pueden ver las ventanas.

Pero en el caso de que el Cilindro de O’Neill permaneciera cerca de una estrella, la luz entraría por las ventanas para iluminar el interior. Sin embargo, dado que en la Tierra hay días y noches causados por la rotación del planeta, en el cilindro no ocurriría lo mismo y estaríamos en una continua iluminación. Esto podría solucionarse simplemente corriendo unas cortinas gigantes, pero los ingenieros han creado una solución más ingeniosa (jeje, ingenieros, ingeniosa). Se ha propuesto que alrededor de las ventanas haya espejos móviles, que podrían inclinarse de una manera u otra, para reflejar la luz del Sol de distintas formas y así poder simular el día o la noche.

Esto es importante, ya que los biorritmos tienen mucho que ver con las horas de luz. Al fin y al cabo, la idea es que la adaptación al Cilindro de O’Neill por parte de los nativos terrestres sea lo más fácil posible.

Combustible

Es obvio que una nave tan gigantesca como esta necesita mucho combustible aunque solo sea para salir de la Tierra. Si luego se mantuviera en órbita, el gasto sería mucho menor, pero de cualquier manera, necesitamos energía. No solo para mover la nave, sino porque dentro se encenderán luces, se usará maquinaria, los sistemas de reciclaje requieren energía para funcionar… Pensad en toda la energía que usáis en vuestra casa a diario y quizás os hagáis una idea de lo que se necesita.

Como ya comenté en esta entrada acerca de la colonización espacial, una buena idea es usar energía solar, algo que ya se hace actualmente con gran eficacia (ya que se dispone de gran superficie de paneles y mucha luz solar sin interrupciones ni fluctuaciones).

Aunque la intención de O’Neill en el diseño original era tener acceso permanente a una fuente de energía solar, a nosotros esto solo nos serviría si estuviéramos siempre cerca del Sol o de alguna otra estrella, pero no si estamos viajando.

Entonces, aquí se presenta un problema interesante: por un lado, necesitamos mucha energía, pero por otro, cuanto más combustible usemos, más pesará la nave y más combustible necesitaremos, y se crea un ciclo del que ya no podemos salir. Como sabéis, en todos mis artículos hablo de las bondades de la antimateria como combustible de cohetes espaciales, porque con muy pocos gramos se puede generar muchísimos julios de energía. De cualquier manera, la antimateria como combustible está aún un poco lejos (está todo explicado aquí), pero los Cilindros de O’Neill también lo están y considero que son la OTP perfecta.

Hay otras alternativas que se han explorado para viajes largos, como propulsión nuclear de pulso, reactores de fusión en los cohetes, motores de hidrógeno (recogiendo el hidrógeno del espacio para no tener que cargarlo) y etcétera. Sin embargo, si fuera a meterme ahora con los combustibles, podría hacer otra entrada entera, así que mejor lo dejamos para otro día.

Posibles peligros

Suponiendo que ya tenemos nuestro Cilindro de O’Neill en el espacio, cargadito de colonizadores espaciales… ¿Ya está todo resuelto?¿Salvados y fuera del alcance de los zombis o Trump? Lamento comunicaros que no, que en el espacio hay multitud de cosas que pueden poner en peligro a nuestra nave. En esta parte quiero explicaros un poco algunos de esos peligros y cuáles serían sus efectos y soluciones.

Un meteorito podría chocar contra la nave y generar distintos tipos de daños. Una de las zonas más frágiles de la nave son las ventanas y de hecho, un mini meteorito no lo tendría tan complicado para romperlas. Sin embargo, se asegura que, con el enorme volumen de aire que hay dentro de la nave, una rotura pequeña tardaría mucho tiempo en causar daños por descompresión, con lo que se podría arreglar sin mayor problema.

Por supuesto, meteoritos más grandes causarían problemas más graves, dependiendo del tamaño y de la velocidad (hay que recordar que el cilindro no tiene una atmósfera exterior para desintegrar a los meteoritos) y podrían llegar a destrozar la nave por completo. En tal caso, podría llegar a esquivarse usando los motores de la nave, suponiendo que se detectara a tiempo.

Por otro lado, ¿qué pasaría si un fallo en el sistema de rotación provoca la gravedad cero? Ya he explicado antes que es la rotación de los dos cilindros la que consigue que en su interior se genere una fuerza con los mismos efectos sobre nosotros que la gravedad terrestre. En el caso de que esta rotación fallase por algún motivo, lo primero que ocurriría sería el caos. En sitios como la EEI, todas las cosas están ancladas al suelo o las paredes para que no salgan volando, los váteres y las camas tienen correas y los astronautas han sido entrenados para acostumbrarse. En resumen, todo está preparado para la gravedad cero, y si nuestro Cilindro de O’Neill dejara de rotar de repente, todo saldría volando.

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Aquí vemos a los dos cilindros. Su rotación en sentidos opuestos es la que genera la gravedad artificial.

Pero además, aunque todo estuviera asegurado, la ingravidez tiene efectos sobre el organismo. En primer lugar, la gente puede sufrir mareos y vértigos si no están acostumbrados. Se puede dar el Síndrome de Adaptación Espacial (SAS), con mareos y malestar general, pero el cuerpo se adapta como tarde a las 72 horas, así que estos síntomas desaparecen. Además, al estar en ingravidez, se pierde masa muscular ya que no hace falta utilizarla tanto, y muchos músculos se atrofian. También los fluidos se distribuyen por el cuerpo de forma diferente, cambia el metabolismo de los huesos y se pueden llegar a producir problemas visión (porque aumenta la presión intracraneal, causando problemas en el nervio óptico).

Sin embargo, habría que preguntarse cuáles de estos efectos son peligrosos en sí mismos y cuáles lo son solo cuando la persona se vuelve a enfrentar a la gravedad. Por ejemplo ¿es importante perder masa muscular si no voy a volver a usarla? El problema vendría en caso de que las personas expuestas a la gravedad cero quisieran volver a la Tierra después de mucho tiempo, o bien si el cilindro se pusiera a rotar de nuevo.

Por último, ¿qué pasaría si se rompieran los motores? Bueno, si la nave estuviera flotando en el espacio se quedaría flotando para siempre, ya que no podría impulsarse. Si estuviera en la órbita terrestre, ocurriría lo mismo, solo que en este caso estaría más cerca de la Tierra para poder recibir ayuda si lo necesitara.

Hay muchos más problemas más que podrían darse en una nave, y se me ocurre que casi cualquiera podría servir como argumento para una novela, desde un motín de los tripulantes hasta el secuestro por parte de unos piratas extraterrestres poco amistosos.

Conclusión

Si queréis hablar de la colonización espacial, ya habéis visto que lo tenéis fácil: la red está llena de información (os recomiendo este artículo de Naukas, está genial) y además no son cosas especialmente complicadas. A menos que queráis escribir una novela como Cita con Rama, de ciencia ficción dura y en la que aparece un cilindro de este estilo, no tenéis que complicaros la vida.

Son incontables los libros que hablan de este tema en la ciencia ficción, ya que plantearse una vida fuera de la Tierra es increíble. Pensadlo, imaginad cómo sería alejarse del planeta para siempre, vivir en pocos kilómetros cuadrados, siempre con la misma gente. Pensad en no volver a ver el mar, ni a viajar en avión, ni hacer la mayoría de las cosas que ahora damos por hecho. Ir a vivir a una colonia espacial sería un paso enorme ¿vosotros lo daríais?


Bueno, y hasta aquí todo lo que quería contar. La verdad es que me he quedado con las ganas de incluir un apartado para analizar los Cilindros de O’Neill en la ficción, por eso, si habéis leído algún libro que hable de ello, podéis dejármelo en los comentarios y lo leeré seguro. También queda pendiente hablaros de otros tipos de hábitats espaciales, y otros proyectos increíbles, como Ecosfera II, que me encanta. Si os han quedado dudas, podéis comentarlas también y si queréis que toque algún tema concreto (no musical, por favor) podéis pedírmelo también. Dicho esto, no olvidéis compartir, nos vemos en el siguiente artículo.

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11 comentarios el “Ciencia para escritores: el Cilindro de O’Neill o nuestro hogar en el espacio

  1. Carlos Pérez Casas
    noviembre 14, 2016

    Al final tú y yo nos vamos a pisar la temática de los artículos pero este tiene mucha calidad, está muy trabajado y es muy ilustrativo. Bien hecho.

    También está bien que te plantees lo que puede salir mal y no te limites a explicar en qué consiste.

    ¿Conoces el juego de rol Eclipse Phase? Solo está en inglés (creo) pero en él vienen explicados diversos hábitats adaptados tanto al ser humano como a un potencial transhumanismo. Quizá quieras echarle un vistazo para inspirarte en futuros artículos.

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    • soyperry
      noviembre 14, 2016

      ¡Buenas! La verdad es que no es mi intención pisarte, pero escribo de ciencia cada semana, así que puede pasar…
      No conocía el juego, así que lo voy a mirar. ¡Gracias!

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  2. Pablo Ferradas
    noviembre 14, 2016

    “En el caso de que esta rotación fallase por algún motivo, lo primero que ocurriría sería el caos” XD. Te ha faltado decir “…así que tampoco le des muchas vueltas a lo que pudiera pasar después, científicamente hablando, porque vas a tener muchas cosas en las que pensar inmediatamente, como por ejemplo, permanecer con vida” jajaja.

    Otro gran artículo directo a compartir. Si todo marcha, el año que viene pretendo publicar una novela de ciencia ficción con viajes espaciales y ese tipo de cosas para que me infles a collejas.

    Un abrazo.

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    • soyperry
      noviembre 14, 2016

      Uyyy no sabes lo que puedes desatar con las collejas, Pablo, ten cuidado jajaja
      Muchísimas gracias por pasarte y comentar. ¡Un abrazo!

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  3. Mauricio Psy
    noviembre 14, 2016

    Me has recordado mucho al mundo anillo de Larry Niven, donde ese anillo viene a ser un cilindro también solo que de circunferencia mayor a su altura, tanto que la estrella de la que se alimenta ha quedado encerrada en su interior.

    Gracias por compartir.

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    • soyperry
      noviembre 14, 2016

      Buenas 🙂
      La verdad es que no he leído ese libro, pero sí que es verdad que hay hábitats espaciales de muchas formas, como toroides (donuts) y esferas.
      Gracias por comentar, un saludo.

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      • Mauricio Psy
        noviembre 14, 2016

        Pues solo por conocer a Teela Brown deberiais. Será Luis Wu el protagonista pero Teela… es Teela.

        Le gusta a 1 persona

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  6. Ramón
    marzo 19, 2017

    Bueno, el problema de que el cilindro de O’Neil deje de girar, en primer lugar sería. ¿como frenarlo para que deje de girar? Ese cilindro no anda girando como una noria porque un motor le está aplicando fuerza constantemente. No, el cilindro es enorme de grande y con una masa inmensa, está en el espacio sin rozamiento con atmósfera alguna, por tanto ni se acelera ni se frena en un momentito. Para que gire debe aplicársele una fuerza constante durante mucho tiempo, una vez alcanzada la velocidad de giro deseada no hay que aplicarle más fuerza hasta que por rozamiento (que no existiría si el cilindro no estuviese conectado a nada que no girase), la velocidad de giro se vea disminuida en parte. La inercia de una masa tan grande no se va a frenar fácil ni rápidamente, caso de que el motor se averiase, justo antes de su encendido para corregir la velocidad de rotación, se dispondría de muchos días, quizás meses, antes de que dejase de rotar totalmente y dejase de haber gravedad artificial en su interior.

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    • soyperry
      marzo 20, 2017

      Buenas! Muchas gracias por la aportación, la verdad es que tiene sentido. En el vacío siempre hay un mínimo de rozamiento, pero es verdad que no se frenaría tal cual. Sí es cierto que hay módulos de naves que se les puede aplicar fuerza para que giren y tengan gravedad, pero eso no se aplicaría así aquí.
      ¡Gracias de nuevo!

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Esta entrada fue publicada en noviembre 13, 2016 por en Ciencia para escritores y etiquetada con , , .

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