¿Cuáles son los medios factibles de mantener una estación espacial existente y operativa durante miles de años?

La estación espacial necesita múltiples sistemas redundantes para todos sus sistemas. Afortunadamente, es en el espacio donde se minimiza el deterioro de la maquinaria. Las sondas espaciales y los satélites exceden rutinariamente su vida útil estimada (excepto aquellos que fallaron al principio de sus carreras).

El personal de la estación espacial recibirá capacitación experta en la estación espacial desde el nacimiento, especialmente si esta es su herencia. Las personas que nacen y mueren en las estaciones espaciales deben estar muy bien versadas y educadas en todos los aspectos del mantenimiento de la estación espacial.

Su estación espacial debe estar equipada con un ejército de robots de reparación y mantenimiento. Debe haber sensores de diagnóstico en cada ubicación adecuada para detectar la más mínima falla del sistema o estructural. Cada sistema y componente necesita ser revisado y vuelto a revisar para un buen funcionamiento. Esto será parte del diseño de su estación espacial. Fácil acceso a todos los sistemas para verificar, inspeccionar y, cuando sea necesario, reparar.

La longevidad de la estación espacial comienza con buenos sistemas y diseño estructural. Asegúrate de que el tuyo esté diseñado para milenios. No corte demasiadas esquinas de costos. La vida de su estación espacial y las vidas de quienes viven en ella no son baratas. Tampoco quieres que salgan baratos.

Asegúrese de que las rutas de suministro fiables estén a mano. Para esas ocasiones, cuando fallan todos sus sistemas y procedimientos normales para mantener, reparar y sostener su estación espacial. Esto podría ser la piratería espacial habitual, las guerras interestelares, los ladrones de ballenas espaciales o un agujero negro rebelde.

Tenga a mano un buen suministro de materias primas que se puedan convertir en componentes fabricados. Tenga acceso a una fuente de energía externa mediante el uso de grandes colectores de energía solar o generadores de energía basados ​​en energía nuclear (esto puede ser desde la fusión hasta la antimateria). La energía es necesaria para fabricar y procesar componentes.

Reciclar, reciclar y, no lo olvides, reciclar. Para garantizar la supervivencia a largo plazo, la regla de oro es no desperdiciar. Los componentes obsoletos son materia prima. Úsalos una y otra vez. Aunque esto signifique reducirlos a sus elementos constitutivos. Recuerda que para eso están tus generadores de energía.

Mantener relaciones amistosas con sus vecinos. Son una excelente fuente de repuestos y materias primas. Teniendo en cuenta que la mayoría de sus materias primas se extraerán de asteroides, lunas y, a veces, incluso planetas. Es posible que existan reclamos territoriales sobre quién puede acceder y usar el material en esos cuerpos astronómicos. Si traspasas sus asteroides y eliminas materia sin permiso, obtienes un misil por tu conducto de ventilación probico.

Sea amable y respetuoso. Es una buena idea cuidar el vecindario. Incluso si son dueños de los asteroides del sistema local, podrían estar agradecidos y permitirle extraer minerales para enviarlos a sus hábitats, por lo que, a cambio, podría permitirle tomar algunos para usted.

Buen diseño, buen trabajo, personal y robots de la estación espacial bien capacitados, buenas relaciones con vecinos y proveedores, y no dejar nada al azar. Cuídalo, y él cuidará de ti.

¡Cinco milenios, ja! Este bebé es bueno para al menos quince.

Tienes energía solar, supongo que tienes robots razonablemente inteligentes, la solución es tomar una pista de la biología: constantemente, sea necesario o no, reemplaza cada molécula de la estación espacial con piezas recién fabricadas, funde las piezas viejas, traer acero nuevo o lo que sea de los asteroides. Asegúrese de que ninguna parte de su estación tenga más de 20 años, y eso también se aplica a los robots. Todo lo que se necesita es una inversión constante de energía, que debe tener en abundancia del sol. Asegúrese de reemplazar esas células solares u hornos mientras lo hace.

Digo desde la biología, porque nuestros propios cuerpos hacen lo mismo; la única razón por la que envejecemos es que no desarrollamos un sistema de reemplazo perfecto o una forma de identificar qué necesita ser reemplazado, por lo que nuestros telómeros se acortan y las células dejan de funcionar correctamente. Para una máquina, no tiene que emular eso, solo emular la idea: retirar constantemente las piezas y reemplazarlas con piezas nuevas. Los átomos de hierro, carbono y otros metales nunca envejecen; el calor extremo los rejuvenecerá y podrá volver a convertirlos en acero como si fueran nuevos.

Agregado debido a los comentarios:

• No abordé las partículas de alta energía; esos son de tamaño atómico y supongo que no pueden causar ningún tipo de falla estructural (a menos que sea en un rayo destinado a un ataque); y si alteraron algo de acero, podemos hacer que los sensores nos digan dónde. En un avión, por ejemplo, podemos pasar una pequeña corriente eléctrica a través de una parte en un extremo y detectar la forma de la señal en el otro; si hay algún cambio en la forma, la composición ha cambiado: grietas, oxidación, deformación, mojado, etc. Similar a un detector de movimiento: para un detector de movimiento, cada posición produce un patrón de eco diferente, pero no tiene por qué saberlo. lo que significa el patrón: solo que si el patrón cambia, algo se ha movido.

• Tampoco abordé el ataque o el impacto de un asteroide: en algún momento, cualquier cosa puede ser abrumada por la fuerza suficiente. Solo estaba abordando el deterioro.

• Un poco más agregado para discutir la desgasificación: supongo que podemos liberar los gases de los asteroides, la luna u otros materiales. Más allá de cualquier problema estructural, supongo que esta estación también es autosuficiente o no puede mantenerse.

El aluminio pulido simple en un arco parabólico (o plato parcial) puede concentrar suficiente luz solar para derretir, o incluso vaporizar, cualquier cosa. La parábola puede ser por partes; lo que significa una disposición de paneles planos con centros en una parábola, pero que se reemplazan fácilmente en caso de que sean dañados por micrometeoritos o escombros.

Cualquier fuente de calor es energía; podemos usar para convertir en energía mecánica (motores Stirling, motores de vapor de ciclo cerrado) que podemos convertir en electricidad. Recuerde la electrodivisión del agua en H y O: Eso no solo se aplica al agua; podemos liberar gases de otros compuestos también. Podemos derretir rocas, convertirlas en vapor y usar técnicas de destilación (calor monitoreado de cerca para que algunos compuestos se vaporicen mientras que otros permanecen líquidos) y separación centrífuga (de roca licuada, hilada con fuerza ).separar elementos por peso atómico y luego enfriarlos para retener esa separación) podemos obtener elementos muy puros; y remezclarlos a nuestro gusto. Podemos obtener cualquier gas que necesitemos para reponer el aire y los combustibles en la estación. La energía solar lo hace todo; y en muchos sentidos es más fácil en un espacio de microgravedad sin atmósfera. La mayoría de los beneficios de la gravedad que queremos podemos obtener con la fuerza centrífuga y el control en un grado fino.

Minimice las piezas móviles.
Haga que las piezas no duraderas sean modulares y fáciles de reemplazar

Moverse es lo que desgasta las cosas. Sus estaciones de Matusalén deben tener las partes móviles mínimas necesarias. Una forma favorita de hacer satélites artificiales es ahuecar alguna estructura natural. Un asteroide lleno de túneles debería durar más de 5000 años.

Si algo tiene que moverse, haz que se mueva lo menos posible. Mueva una cosa muchas veces en lugar de muchas cosas de vez en cuando, y planifique reemplazar la única cosa que se mueve con regularidad.

Si algo debe moverse mucho, espere que se desgaste y haga que sea fácilmente reemplazable. Me gusta la idea de que las cosas sean modulares y fácilmente reemplazables porque ofrece una posibilidad narrativa: los módulos podrían ser reconocibles por edad y caracterizados por características de esa edad, coexistiendo con módulos más nuevos y más antiguos. Algo así como caminar por una ciudad antigua con conocimiento de la arquitectura: ves cómo el pasado se integra con el presente. De vez en cuando reconoces algo realmente antiguo que ha persistido hasta el presente. Leí un relato del observatorio en Haleakala que decía que mientras caminabas por las salas de trabajo, podías encontrar computadoras de todas las épocas, cada una todavía en su estación realizando alguna tarea que hacía tan satisfactoriamente que no necesitaba ser reemplazada.

Los elementos también podrían volverse regenerables, si esa es una palabra. Por ejemplo, una esclusa de aire con sellos hechos de alguna manera de hielo, que se reabastece de un inmenso depósito a medida que pequeñas cantidades se subliman en el espacio. O en ciertos lugares propensos al desgaste (¿bahía de hangar?), el níquel-hierro del asteroide podría fundirse periódicamente y volver a fundirse en su lugar para adaptarse al desgaste y al cambio gradual de forma.

En el transcurso de cinco milenios, cada parte de la estación fallará. Todos los circuitos integrados, todos los paneles del casco, todas las esclusas fallarán.

Para evitar este problema, su personal deberá poder reemplazar cada pieza, incluido su equipo de fabricación. Por lo tanto, no solo van a necesitar mucha capacidad de fabricación, sino que necesitan varios conjuntos de hardware de fabricación, en secciones separadas para que el daño a una sección no los paralice por completo.

Además, todo deberá estar descentralizado para que ningún componente defectuoso o dañado provoque una emergencia. Soporte vital descentralizado, poder descentralizado, almacenamiento descentralizado. Y cada parte del soporte vital y las redes eléctricas se comunicará con las demás partes, de modo que las partes dañadas no provoquen fallas en cascada. Si un módulo informa despresurización, los módulos adyacentes deberán cortar el aire para evitar que toda la estación se despresurice. (Con suerte, después de que todos hayan salido).

Ahora que tiene esa configuración, ahora puede perder cualquier módulo o dispositivo por daños, antigüedad o porque lo está reemplazando. Con este sistema, construye nuevos módulos y sistemas a medida que los antiguos comienzan a fallar. Mientras tenga un chorrito de materias primas para reemplazar las pérdidas, es oro.

La mayoría de las respuestas se refieren a la necesidad de redundancia y mantenimiento, que probablemente sean una buena opción, pero hay otra opción que creo que debería mencionarse, que podría funcionar con poco mantenimiento o reparación.

La idea básica es construir un ecosistema biológico autorregulador dentro de un casco muy sobredimensionado.

En ingeniería general existe el concepto de factor de seguridad; para un parámetro de diseño dado, como el grosor del material, calcule si se romperá bajo la carga esperada, si está cerca de romperse, aumente el grosor por el factor de seguridad para tener en cuenta errores y situaciones imprevistas. En general, cuanto mayor sea el factor de seguridad, más robusto será el diseño.

Como ejemplo para su estación espacial: grosor del casco, medir las tasas de impacto de meteoritos (micro y de otro tipo), ablación por viento solar, fragilización por radiación u otros parámetros que puedan provocar fallas en el casco y hacer que el casco sea más grueso hasta que no falle por sus 5,000 año de vida deseada. Es probable que necesite un casco muy grueso para hacer esto, estoy pensando en alrededor de un kilómetro como mínimo para tener en cuenta algunos impactos de meteoritos grandes. Esto sería difícil y costoso, pero no imposible, y su casco extra grueso agregaría un blindaje pasivo contra la radiación como una ventaja.

Algunos puntos clave además de un casco extra grueso:

• Usar ecosistemas biológicos para regular el aire y proporcionar comida y agua, y reciclar los desechos, esto va a ocupar mucho espacio y requerirá un gran volumen interno.

• Utilice grandes reflectores solares y ventanas muy gruesas para permitir el calentamiento solar pasivo y el aporte de energía a su ecosistema.

• Posiblemente use giro para proporcionar gravedad artificial.

• Minimice las piezas móviles o los sistemas informáticos en la medida de lo posible y, cuando sea necesario, utilice sistemas redundantes que sean modulares para facilitar el mantenimiento y la sustitución. Las posibles áreas problemáticas serán las esclusas de aire o los sistemas de atraque para barcos.

El ecosistema puede requerir equilibrio si está moviendo grandes cantidades de materiales dentro y fuera de la estación, es decir, si cada barco que atraca se llena de agua, eventualmente su ecosistema de hábitat se convierte en un desierto que no produce suficiente oxígeno para mantener viva la estación. Tendría que mantener un estricto equilibrio de masa en los barcos que entran y salen o, más probablemente, proporcionar un reabastecimiento periódico de elementos críticos.

Lo que tengo en mente es similar a los cilindros de O'Neil oa los terrarios de Kim Stanley Robinson . Efectivamente, está creando un planeta artificial, diseñado específicamente para funcionar con energía solar y requiere un mantenimiento y funcionamiento mínimos durante mucho tiempo.

Comience con material de asteroide rocoso triturado hasta que forme una esfera del tamaño de nuestra Tierra. Ponlo en rotación alrededor de una estrella del tamaño de un Sol para obtener una fuente de energía de larga duración, dale un núcleo fundido y una atmósfera llena de una buena variedad de gases biológicamente propicios. Asegúrese de que la distancia desde la estrella esté en la zona Goldielocks de esa estrella. Dale un pequeño giro rápido para obtener algunos efectos de clima agradable.

Claro, va a parecer un planeta para todos los demás, pero estos muchachos sabrán que en realidad es su estación espacial que se autorenueva, se automantiene y es redundante, y que dura milenariamente. ¿Cómo sabrán esto? Bueno, porque ELLOS lo lograron.