¿Es factible mi estación espacial?

Estoy tratando de planificar una estación espacial de rueda giratoria para un proyecto. Cabe señalar que tengo que mantenerme lo más cerca posible de la física real, aunque tenga lugar en un futuro lejano. La estación espacial está orbitando un planeta similar a la Tierra.

La cubierta 0 es una con núcleo de reactor. Además, es prácticamente un túnel largo para transportar cosas desde el centro de fabricación a varios sectores o al muelle de atraque.

El centro de fabricación se puede usar para producir casi cualquier cosa, desde alimentos hasta naves espaciales (no puede ser más grande que los túneles de mantenimiento). Hay un suministro constante de recursos por parte de una flota de naves espaciales autónomas, que extraen asteroides y planetas.

(aviso adicional): El poder no es un problema aquí. Supongamos que hay una fuente de alimentación suficiente, que sería más que suficiente para la mayoría de los problemas. Ya sea un reactor nuclear o termonuclear, no importa.

Y para todo lo demás es más fácil mostrar bocetos. Como soy muy malo en física, no estoy seguro si la estación tiene algunos problemas. ¿Parece factible? ¿Hay problemas obvios y no tan obvios? Si es así, ¿qué se podría mejorar?mapa de la estación espacial

Sugeriría agregar algunos pensamientos, que están detrás de la composición, por qué se hace de esa manera y no de otra. Como ejemplo, hay alguna razón detrás de por qué la producción está afuera a 1g y el área habitable adentro a 0.8g. Dicha descripción podría hacer que las respuestas sean más útiles para usted y más fáciles para quienes respondan. ¿Por qué no utiliza el diseño existente para los hábitats espaciales ? Es posible construir de esa manera. Es posible que desee echar un vistazo a ese canal Isaac Arthur para inspirarse .
Ah, no es una estación espacial humana. Eso explica 0,85 g bastante bien. 1g en el Deck 0 es una coincidencia, que realmente no planeé. Conozco los diseños que existen, pero bueno, estoy diseñando uno propio y no copio a nadie más. Usé algunos de ellos para inspirarme.
Tal vez le gustaría considerar un anillo interior con menos fuerza g como complejo de fabricación y laboratorio de investigación. De esa manera, algunos materiales se pueden manejar fácilmente y creo que lo leí en alguna parte que es más fácil imprimir materiales en un entorno de baja gravedad (¿impresión 3D?).
Bueno, está el Deck 2 con 0,42 g, que en este momento está casi vacío y podría usarse para la fabricación de baja g. También hay una habitación con <0,1 g en la bahía de acoplamiento/hangares (no visible en el croquis, porque está más atrás), por lo que la fabricación en gravedad cero (si es necesaria) se puede realizar allí. Pero realmente no escuché nada acerca de que la impresión 3D sea más fácil en un entorno de baja gravedad. Lo investigaré, gracias.
Un problema es que el "núcleo del reactor" y la "fabricación" me suenan mucho más pesados ​​que los "túneles de mantenimiento". Para que una estación espacial giratoria funcione, el centro de gravedad debe estar en el medio, lo que significa que el peso debe distribuirse más o menos uniformemente alrededor del borde.
@Nathaniel, eso es cierto. No lo pensé.
Partes del suelo en la cubierta 2 y en la cubierta de los barcos tienen una pendiente considerable en relación con la dirección de la "gravitación".
@celtschk tiene razón, pero es un hueco de ascensor y casi las únicas cosas que se moverían con el ascensor más grande son una nave espacial o su carga hacia y desde el muelle de atraque. Sería difícil igualar la curva del piso en cada piso. Hay una acera sin pendiente.
Debe tener un mecanismo para mantener equilibrada la estación giratoria. Sugeriría que el suministro de agua de la estación se organice en una serie de depósitos de agua alrededor del borde de la estación. Existiría un infrasistema de estaciones de bombeo que distribuiría el agua a cada uno de los embalses para compensar los cambios de masa en otras partes de la estación.
Bastante bien pensado. Me pregunto cuántas personas van a estar hacinadas aquí. Es probable que toda la estructura encaje en algunos de los hangares de avión en los que trabajo y en los alrededores. La bahía de atraque central sería lo suficientemente grande como para acomodar quizás 4 jets privados de tamaño mediano en un lado, por lo que tendrá restricciones de población. puede obtener 4 pisos de apartamentos en su sector residencial, tal vez unas pocas docenas de familias por capa.
Por motivos de redundancia, es posible que desee distribuir las funciones de soporte clave del anillo 'hab' en los 4 'cuadrantes' en lugar de centralizarlas en secciones específicas. Esto significa que cada 'quad' tendría una sección de hidroponía / soporte vital y un núcleo de energía, etc. Y esas unidades separadas deberían, en un apuro, poder soportar el resto de la estación al menos temporalmente. Lo mismo para las viviendas: distribúyalas de modo que una falla catastrófica en una sección no provoque automáticamente la pérdida de todo el personal fuera de servicio. También debe incluir uno o más centros de comando de respaldo por la misma razón.

Respuestas (6)

¡Bienvenida Elza...! Tu formación en física está bien, expresaste el primer ingrediente clave de la verdadera inteligencia, hiciste una pregunta.
Su concepto básico de estación espacial es sólido y ha sido el tema o el centro de lugares ficticios tan diversos como '2001: Una odisea del espacio' a (piense más en lo que está buscando) 'Star Trek Deep Space Nine' .
Las preocupaciones que con mayor probabilidad afectarán a su producto se relacionan con las técnicas y los materiales de construcción, secundarias solo a las preocupaciones de lo que probablemente será un entorno autosuficiente. Use el metal o el diseño incorrecto (piense en un astillero) y su estructura no se sostiene. Use los controles de aire/agua/ambientales incorrectos o insuficientes, y se vuelve inhabitable. Buena suerte con tu construcción, tus ideas y con este lugar. SE es uno de los lugares más entretenidos y educativos que he conocido..

¿El núcleo no gira? No parece serlo, ¡así que el acoplamiento será complicado!

El gran problema es el blindaje. ¿Cómo maneja la radiación normal y los eventos solares?

¿Energía?

Con todas estas idas y venidas (te enfocaste en la distribución de bienes), tendrás que mantener el equilibrio.

Debería poder encontrar discusiones detalladas de diseño en línea y ensayos populares escritos en los últimos 50 años. ¡No tienes que inventar desde cero! Wikipedia es un buen lugar para comenzar a encontrar material primario referenciado.

No, el núcleo gira con la estación. Entonces, el acoplamiento implicaría sincronizar la rotación con la estación. Luego, el barco se trasladaría a uno de los cuatro hangares.
Esa no es una buena idea. Puedes hacer girar la nave, pero no puedes hacer que gire alrededor del centro de la rueda. Golpearás la pared móvil.
Y, sin embargo, es común en el juego Elite:Dangerous , que tiene una física de vuelo plausible (excluyendo los diversos sistemas FTL ondulados a mano). Solo necesita hacer coincidir el eje de rotación, luego hacer coincidir la rotación y listo.
Haces coincidir la rotación girando la nave. Luego, aléjese del centro hacia el piso, y ahora el barco sigue girando alrededor de su propio centro mientras está cerca de la pared o el piso en movimiento del muelle. No coinciden con su movimiento.
@JDługosz "el barco se movería" implica algún tipo de archivos adjuntos, por lo que el barco que se aleja del centro no debería ser un problema, siempre que se mueva lo suficientemente lento para que los archivos adjuntos (cables, brazos de agarre, lo que sea) puedan manejar las fuerzas, y siempre que la masa de la nave que atraca sea lo suficientemente pequeña en comparación con la masa de la estación para que no cause demasiado bamboleo.
@JDługosz No estoy seguro de por qué querría orbitar el centro de la rueda. Hay un gran espacio vacío en el centro de la estación, al que tiene que entrar el barco. No necesita orbitar nada. Una vez allí, sería capturado mecánicamente y acoplado.
Su primer comentario decía que "el acoplamiento implicaría sincronizar la rotación con la estación". Ahora estás describiendo algún tipo de sistema de agarre.
@JDługosz ¿Y? ¿Cuál es la contradicción? Me malentendiste.

Una cosa que vi que me preocupó y que nadie más ha mencionado todavía es la ubicación del área de fabricación. La fabricación en gravedad cero probablemente sería más eficiente, por lo que supongo que se movería hacia el centro, con la gente en el exterior.

Lo mismo con el núcleo de energía. Está siendo sometido a tensiones a las que no necesita ser sometido. La gravedad es útil para las personas porque evolucionamos con ella, pero es un fastidio para muchas máquinas.

Se podría hacer. Significaría un núcleo ampliado de la estación espacial, lo cual está bien. Sin embargo, debe tenerse en cuenta, sin embargo, que hay prácticamente poco espacio en la estación con entorno de gravedad cero, porque no hay partes estáticas que no giren, por lo que la fabricación sería en baja gravedad en lugar de gravedad cero. Como comenté en otro lugar, uno podría usar la Cubierta 2 y el espacio detrás de la bahía de acoplamiento para fabricar elementos críticos en baja gravedad y gravedad cercana a cero, dejando el centro de fabricación principal en la Cubierta 0. En cuanto al núcleo de energía, si, tendria sentido
@Elza menos gravedad también puede tener sentido, no necesariamente cero. Como ejemplo, 1/3 g permitirá hacer cristales de Si 3 veces más masivos como ejemplo. No es una gran mejora, pero alguna mejora. 3 veces más detalles masivos en torno cnc y así sucesivamente.
@MolbOrg Ajusté mi boceto en consecuencia: hice la cubierta 0 cuatro veces más pequeña, transfirí el núcleo de energía y el centro de fabricación al núcleo de la estación, lo que hizo que los grandes ascensores fueran excesivos. No estoy seguro de si tendría sentido actualizar la pregunta.
@Elza no reemplace la imagen, pero puede actualizar la pregunta y poner el enlace a la nueva imagen (no la imagen, pero solo el enlace, y mantener la imagen original como está ahora) como vista actual para su estación, pero no es necesario, pero podría ser interesante

Como señaló Nathaniel, debes tener el peso distribuido de manera uniforme. A mayor escala, puede tener la fabricación en 2 segmentos opuestos y un núcleo de respaldo opuesto al vivo (o algo más de peso similar, tal vez otro segmento de fabricación (más pequeño/más grande)). Probablemente también necesite algunos pesos móviles a lo largo de toda la estructura para equilibrar el movimiento de cosas pesadas a través de los túneles de mantenimiento y para contrarrestar los cambios en el diseño y el contenido del resto de la estación. Escuché que el agua es un escudo de radiación bastante bueno, y se puede bombear fácilmente de un lugar a otro, así que tal vez puedas usar eso como tus pesos. Tenga una capa de agua en los bordes exteriores de la estación (para mantener un mínimo de protección) y otra capa de agua que se moverá según sea necesario

contrapesos y pesas de compensación móviles, y agua - bueno.

Me cansaría de ver las malditas estrellas rotar y tambalearse todo el tiempo. Puede parecer una tontería, pero coloque ventanas en el borde/piso para que pueda ver las estrellas pasar en bonitas líneas rectas para poder imaginar que voy a algún lado, incluso si veo las mismas estrellas cada 34 segundos.

Odiaría tener que pasar el rato en un túnel de mantenimiento para hacer esto. ¿Seguro que no puedo dormir en 1 g y trabajar en 0,85 g?

Las ventanas son increíblemente caras de proporcionar. Sin embargo, a pesar de tener tecnología de cámaras y monitores durante años, los humanos continuamos instalándolos en cápsulas, transbordadores y estaciones espaciales. Antes de decidir que no son necesarios debido a la tecnología x, asegúrese de comprender por qué seguimos instalándolos en primer lugar.

esa es una estación alienígena, por lo que U estaría allí como saboteador, probablemente, así que no duerma, la humanidad por encima de todo lo demás.
Ya lo pensé. No hay ventanas. Hay transmisiones de video generadas por computadora en pantallas de pared, que son tan buenas como las ventanas. Por lo tanto, no te molestarán las estrellas que se tambalean y giran. En cuanto a 0,85 g... Los astronautas duermen en un ambiente de microgravedad, no veo una razón particular para tener trastornos del sueño debido a 0,85 g. No estoy seguro de si eso sería realmente notable. Por cierto, no tienes que trabajar en 1g. La fabricación es totalmente autónoma.
Lo siento, pero si no hay ventanas, no quiero ir, incluso si solo soy un saboteador.
@CandiedOrange, ¿por qué todos en la Tierra están tan atascados en tener ventanas en todas partes? Están bien, supongo, cuando están en un planeta seguro, pero en el espacio no tienen sentido una vez que están disponibles suficientes sensores de imagen y pantallas.
Me gusta una vista que nunca necesita reiniciarse.
@Elza por ese no reinicio, agregaría impredecible en detalles finos por la naturaleza de su proceso. Como hijo del caos y el orden, disfruto el caos en la botella, y me molesta si no es un verdadero caos, por lo que podría ser predicho por un programa. Como niño de orden biológico, prefiero que sea de naturaleza biológica. No significa que no sean condiciones habitables, pero una estación más grande podría ayudar a que sea más natural, pero habrá mucha gente a la que no le importe, y estará bien con su estación, somos estetas aquí.
Dudo que el shilding pueda ser transparente.
Esto no proporciona una respuesta a la pregunta. Para criticar o solicitar una aclaración de un autor, deje un comentario debajo de su publicación. - De la revisión
@ Vincent, la pregunta es sobre la viabilidad. La respuesta es sobre la viabilidad. Si nadie quiere vivir en su estación espacial, simplemente ha sobrediseñado un satélite. Los diseñadores siempre deben considerar cómo hacen sentir a los usuarios.
@Elza: Si quiere estar seguro de que lo que ve es real, nada supera a una ventana real. ¿Quién le dice que no hay una gran nave alienígena acercándose a la estación espacial en este momento, y la pantalla simplemente edita esa nave (a qué distancia el aspecto de las estrellas no es demasiado difícil de predecir)?
@celtschk cierto, es difícil para el enemigo piratear una ventana.
@celtschk, ni siquiera verías a un enemigo acercándose a la estación espacial a través de una ventana. El enemigo sería demasiado pequeño a menos que sea un objeto del tamaño de la Luna. Una vez que ves algo, es demasiado tarde de todos modos.

Solo veo algunos problemas con este diseño. La primera es: la plataforma 0, y posiblemente otras plataformas, no tienen las fuerzas g calculadas correctamente. Si la cubierta 0 está a 300 m del centro de rotación y la estación gira a 1,75 rpm, la gravedad en un punto a 300 m será de 10,0752 m^2/s o 1,02739 g.

Sin embargo, el principal problema que se observa con las estaciones espaciales de rotación es la escala. Desconozco el tamaño o la biología de los habitantes de esta estación, pero si fueran humanos, podrían tener el siguiente problema:

A una distancia de 293 m del centro, la aceleración centrípeta es de solo 1,00341 g, que es 0,02398 g menos que a 300 m. De hecho, toda la estructura tiene un gradiente de aceleración sobre ella.

Si un humano estuviera parado en la cubierta 0, podría presentar algunos problemas de salud bastante serios después de unos minutos de estar de pie. Debido a que hay menos fuerza actuando sobre su cabeza que sobre sus pies, su corazón tendrá que trabajar más para bombear sangre a su cerebro. No sé exactamente qué es el gradiente de gravitación letal, pero creo que es un efecto a largo plazo de vivir en un escenario de gravedad artificial en lugar de un problema mortal inmediato. Tampoco tendría relativamente ningún efecto si el habitante estuviera boca abajo (dormido).

Nuevamente, no estoy seguro de qué escala sería necesaria para disminuir este efecto, pero tampoco estoy seguro de si sus habitantes potenciales tendrán los mismos sistemas biológicos que los humanos.

Debido a que hay menos fuerza actuando sobre su cabeza que sobre sus pies, su corazón tendrá que trabajar más para bombear sangre a su cerebro. - no es cierto, el gradiente funciona para la corriente ascendente y descendente con la misma fuerza, no hay cambios significativos aquí. En segundo lugar, los humanos de pie tienen la misma presión arterial en los pies que en la cabeza, estamos adaptados para eso. La capacidad de colgar la cabeza hacia abajo es inusual y necesita adaptación, pero aún es posible en cierta medida. No hay problema con tal gradiente, incluso los de largo plazo, como podría verlo, para la perspectiva que he descrito.
El gradiente gravitacional tiene más efecto sobre la comodidad; si el corazón puede bombear sangre desde los pies a la cabeza contra 1 g todo el camino, en realidad le resultará más fácil la tarea si se reduce la gravedad en alguna parte del viaje de la sangre.
No importa entonces, es bueno saberlo. Todavía creo que esto sería un mayor problema de comodidad en una estación mucho más pequeña, pero ahora estoy convencido de que su estación debería estar bien. Gracias por la corrección chicos.
Sí, trunqué/redondeé algunos de los números de manera inconsistente. Sin embargo, no importaría tanto. Otros puntos fueron señalados por otras personas.
¿Es factible mi estación espacial?
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