Mis cálculos aproximados estiman que se deben almacenar alrededor de 50 millones de litros de agua en todo momento para mantener la estación durante al menos un mes en caso de falla de algún tipo.

Creo que la lógica de "un mes de almacenamiento" no es correcta. Una ciudad espacial dependerá por completo de que su tecnología funcione correctamente. Hay tantas cosas que requerirían tecnología, agua, atmósfera, ciclo día/noche, gestión térmica.

Aquí en la Tierra, si la maquinaria que mantiene vivas a nuestras ciudades se descompusiera, la gente estaría muriendo en masa. Agua, electricidad, gas, gasolina, telecomunicaciones, dependemos mucho de que funcionen sin problemas y tengan un tiempo de actividad excelente.

Aunque no discutiría la utilidad de un amortiguador, y 50 millones de litros parecen razonables o un poco generosos.

Redundancia y descentralización

En una colonia espacial, la mejor manera de gestionar el procesamiento de la atmósfera y el agua sería hacerlo con cientos de unidades paralelas, todas las cuales son capaces de trabajar de forma independiente, de esa forma, si una unidad o tres fallan, no hay peligro para la colonia. .

La descentralización podría llevarse al extremo haciendo que cada vivienda tenga su propio suministro y reciclaje de agua independiente. Esto no es tan extremo como puede parecer a primera vista. En estos días, las unidades de ventana de aire acondicionado son una vista común en los costados de los edificios. Una función que pueden realizar es la deshumidificación, que con la ingeniería adecuada puede producir agua potable. Una unidad diseñada apropiadamente puede producir fácilmente 15 galones (60L) de agua por día, esto es bastante más que la cantidad mínima de agua que una persona necesita por día (de acuerdo con los estándares de la ONU) y es un uso diario razonable para alguien con agua de lluvia ( en lugar de agua de la ciudad) y así practicar la frugalidad en el usuario del agua.

La idea de usar deshumidificadores u otros métodos de condensación para extraer agua de la atmósfera introduce el concepto intrigante de que una colonia espacial podría ni siquiera necesitar tuberías para obtener agua, u otra forma de verlo es que puede usar la atmósfera para las tuberías. Seguro que elimina una gran cantidad de tuberías y bombas, y si una sola unidad se descompone, esa unidad es muy fácil de reparar o reemplazar. Hay una razón por la que las unidades de ventana pequeña son populares en estos días y tiene mucho que ver con que sea el enfoque más económico: es más barato y más fácil producir en masa 20,000 unidades pequeñas idénticas que una sola unidad grande hecha a medida y es, con mucho, la solución más robusta.

¿Es una locura usar la atmósfera para amortiguar y almacenar agua? ¡Para nada! La atmósfera de la Tierra contiene mucha agua dulce .

La atmósfera contiene 12.900 km3 (3.000 millas cúbicas) de agua dulce, compuesta por un 98 por ciento de vapor de agua y un 2 por ciento de agua condensada (nubes): una cifra comparable a los recursos renovables de agua líquida de las tierras habitadas (12.500 km3).

El ciclo del agua es vital para el funcionamiento de la biosfera de la Tierra, por lo que la idea de utilizar un ciclo del agua aumentado mecánicamente en lugar de tener tuberías funcionando por todas partes ciertamente no es una completa locura. En este caso, el principal aumento mecánico es el uso de deshumidificadores en lugar de lluvia. Hasta cierto punto, la humedad se autoequilibra, la evaporación es más rápida cuando la humedad es más baja, por lo que algunos lagos pueden ayudar a mantener el equilibrio de forma pasiva, pero sería prudente invertir en un control de clima central activo que sea responsable de agregar o eliminar agua. de la atmósfera.

¿Cuánta agua podría contener la atmósfera? Eso depende de lo grande que sea, por supuesto. El área se indica en$50 sq. km.$y un km cubico de aire a 20C y 50% de Humedad contiene 10 millones de L de agua, asi que si la altura de la atmosfera fuera de 200m ($10 cub. km.$de aire) la atmósfera contendría 100 millones de litros de agua, lo que parecería ser un amortiguador bastante sólido.

Reciclaje de residuos

De todos los desafíos, creo que el reciclaje de residuos es uno de los más grandes. Si optamos por un enfoque del ciclo del agua aumentado que minimice la necesidad de tuberías, la solución obvia es usar la evaporación de manera extensiva y devolver el agua a la atmósfera lo más rápido posible, una técnica común para reducir el volumen de desechos es simplemente evaporar el agua usando calor y ventiladores. Este es un diseño bastante popular para inodoros en lugares remotos, la orina y los excrementos simplemente caen en un pozo, donde el calor (solar pasivo y/o el calor de la descomposición) y un ventilador (alimentado por energía solar) se evaporan del agua y los sólidos se descomponen. . No digo que el diseño exacto sea bueno, solo que se escala bien.

Eliminar el agua no es demasiado difícil, pero el componente sólido de los desechos humanos es más problemático, la solución de baja tecnología es esencialmente un humedal, dejar que los microbios y las plantas reciclen los desechos en agua, CO2 y N2. Las plantas son excelentes para bombear agua a la atmósfera, por lo que esto puede funcionar como un evaporador. El principal problema con un enfoque como este es que requiere un espacio considerable y las plantas son terriblemente ineficientes en el uso de la luz, pero es posible que desee un humedal como parte de la ciudad por razones estéticas.

Una forma relacionada de cerrar el ciclo del agua es hacer que las aguas residuales de las residencias no vayan a un humedal, sino a la agricultura, donde nutre cultivos útiles y las plantas devuelven el agua a la atmósfera. Esto no es tan fácil como parece porque también es deseable cultivar plantas bajo condiciones estrictamente controladas, pero definitivamente sería una solución factible.

La solución de alta tecnología para la eliminación de desechos es usar un arco de plasma eléctrico para disociar directamente las moléculas (pirólisis de plasma) y luego liberar los gases resultantes a la atmósfera. Los desechos humanos son moderadamente ricos en energía, por lo que este proceso puede generar energía en lugar de consumirla y, de hecho, podría ser la solución menos intensiva en energía para la eliminación de desechos sólidos. Es una solución estéril que iría bien con formas de agricultura intensiva que no son compatibles con los estilos de agricultura orgánica.

Reducción del Uso del Agua

La forma más eficiente en el uso del agua para cultivar plantas es la aeroponía (cultivar plantas con sus raíces colgando en una neblina de agua y nutrientes), cualquier tipo de planta puede cultivarse usando aeroponía y también funciona en microgravedad. En comparación con la agricultura convencional, el uso del agua se reduce drásticamente.

Para la proteína animal, los animales más pequeños son más eficientes que los grandes, en el extremo, muchos insectos son capaces de crecer usando solo la humedad del aire.

Para la higiene personal, he visto algunas ideas interesantes en la ciencia ficción, incluido el uso de ultrasonido para limpiar la piel eliminando partículas de suciedad y piel muerta. El ultrasonido ya se usa en el cuidado de la belleza, por lo que es algo real. Sospecho que muchas personas preferirán el agua aunque solo sea como una forma de recreación/comodidad, pero como se señaló anteriormente, el uso de agua para alguien en un esquema de agua de lluvia es muy razonable y no sería difícil de proporcionar. Hay inodoros que no dependen del agua, pero una forma sencilla de economizar agua es reutilizar el agua de la ducha para descargar el inodoro.

Probablemente no sería tan diferente de cómo son las cosas en la Tierra. Cualquier almacenamiento de agua probablemente ocurriría en algún tipo de lago. Para una ciudad espacial de ese tamaño, asumiría que tendría suficiente tierra para algunos lagos, que traerían comida, regularían la atmósfera y ayudarían a la estación a prosperar. Como mencionaste, se capturaría de todas las fuentes, etc. Dicha estación tendrá múltiples instalaciones redundantes, pero al menos hasta cierto punto, las cosas sucederán como en la Tierra. Con la gravedad artificial, el agua fluirá de manera similar a la de la Tierra, pero tendrá algunas dificultades leves debido al giro de la estación. Aún así, esto dará como resultado una ligera corrección dependiendo de la dirección en la que fluya el agua. El tratamiento será probablemente similar al que se hace en la Tierra, pero en mayor medida.