Escudo de radiación

Hay mucha radiación en el espacio. Hay pocos escudos mejores que el agua. Debido a sus enlaces de hidrógeno y su gran dipolo (es decir, el oxígeno tiene carga negativa y el hidrógeno positiva), el agua interactúa fácilmente con la radiación más peligrosa del espacio, los protones de rayos cósmicos. Además, dado que el agua está llena de H libre$^{+}$De todos modos, la reacción de los protones no causa ningún efecto extraño, solo hace que el agua (muy, muy ligeramente) se vuelva más ácida con el tiempo. También es un buen bloqueador de la radiación gamma.

Simplemente construya su gran cuerpo de agua alrededor del hábitat, para proteger a todos los que están dentro. Como beneficio adicional, el agua es relativamente transparente a la luz visible. El coeficiente de absorción del agua en el rango gamma es algo así como 20 cm$^{-1}$, mientras que para la luz azul es 10$^{-4}$cm$^{-1}$. 2 metros de agua bloquearán el 99,9 % de la radiación gamma incidente y dejarán pasar la misma cantidad de luz azul (es cierto que solo pasará alrededor del 82 % de la luz roja visible).

Conclusión

Puede blindar su hábitat espacial con un escudo de radiación de agua mientras permite que pase la mayor parte de la luz para alegrar los días de sus habitantes. Una vez que haya instalado una gran masa de agua, también puede guardarla para otros usos; agua potable, humidificador, pecera, recreación, etc.

Depende de su definición de beneficio. En el caso de Rama, el lago no era solo un lago, también era un patio de recuperación de máquinas (y presumiblemente de construcción) donde las máquinas de cualquier parte del hábitat podían aprovechar el espacio 3D, y si no recuerdo mal, también tenían algo que hacer. con almacenamiento de energía. De todos modos..

Por cuerpo de agua voy a suponer que te refieres a sin tanque y visible. Esto abre inmediatamente algunas posibilidades:

1: Control pasivo de temperatura/humedad.

Nuestro océano es un brillante acumulador de calor. Hace calor en invierno y frío en verano, ya que la masa térmica del océano absorbe/libera temperaturas lentamente. En su barco, los diseñadores (presumiblemente) calcularían las proporciones ideales de transferencia/almacenamiento de calor y vapor de agua (es decir, el área de superficie del océano a su volumen) y construirían en consecuencia. Si resulta que la forma más fácil de lograr esa proporción es un gran lago, que así sea. Podría decirse que podrían hacer una serie de lagos más pequeños o calefacción controlada activamente, pero es posible que no quieran tener que duplicar los sistemas que permiten el control del cuerpo de agua, o pueden necesitar una relación muy grande de volumen a superficie que es más fácil de crear por tener uno o dos grandes lagos obstructivos en lugar de una serie de pequeños. Incluso podría ser que para conservar el poder ellos '

2: Como ecosistema.

No se puede mantener una ballena en un estanque de patos por mucho tiempo. La biodiversidad profunda del tipo que le gustaría mantener un ecosistema requiere espacio, pero también requiere interacción. Si desea traer un montón de especies oceánicas, entonces necesita algo parecido a un océano para colocarlas, incluidas las profundidades, la gran superficie y la costa.

3: A la gente le gustan los océanos.

No estoy hablando de un lago recreativo aquí y allá: me refiero a una gran extensión de agua abierta en la que la gente puede ir a pescar en "mar profundo". Tal vez un mandato de un senador o un grito populista de los destinados a abordar tu barco exige que haya un océano. En ese caso, también puede poner toda el agua en un solo lugar.

4: Contrapesos.

Reconozco que esto requiere dos océanos, uno en cada extremo, pero con una plomería creativa y algunas turbinas submarinas (para transferir el impulso del cilindro al océano) puedes usar océanos como este para contrarrestar las volteretas no deseadas. Tal sistema sería más controlable de forma aislada, pero si necesita tener un océano de agua y todo lo que está haciendo es ocasionalmente mover impulso hacia / desde él, también puede servir para un segundo propósito.

5: Amortiguación de aceleración.

Si suspende viviendas o máquinas sensibles en una masa de agua, cuando la nave espacial comience a frenar, el agua proporcionará un colchón de fuerza g, lo que ayudará a la supervivencia. Supongo que (como Rama) la aceleración es hacia abajo del eje del cilindro. Si el cuerpo de agua es lo suficientemente grande, la aceleración lo suficientemente pequeña y usted está en el centro del océano, es posible que ni siquiera note la desaceleración (aunque la superficie podría 'chapsar' de manera bastante alarmante). En un tanque cerrado, la "capacidad de chapoteo" de una masa de agua tan grande se reduce considerablemente, lo que se traduce en una mayor aceleración que se abre camino hacia lo que sea que haya suspendido. Si tiene un gran tanque de agua que se está acelerando con una parte superior abierta que se puede derramar, también puede usarlo como un océano y obtener algunos de los otros beneficios mencionados.

En total, creo que tener un océano así no se reduciría a ningún beneficio: sería una combinación de beneficios más pequeños y consideraciones de diseño que, cuando se toman en conjunto, llevarían a los ingenieros a la solución de 'al diablo, pongámoslo en un solo lugar'. Sin embargo: como he señalado en una respuesta a otra pregunta , tal esfuerzo agrega complejidad. Sería en gran medida un acto de equilibrio entre las diversas complejidades de ingeniería, las conveniencias políticas y los requisitos de la misión.

En el caso de Rama y otros hábitats alargados de un solo cilindro, proporciona equilibrio mecánico.

Un cilindro largo, delgado y uniforme "quiere" girar de extremo a extremo, ya que esta es la configuración de energía más baja. Si comienza a girar uno a lo largo de su eje largo, las perturbaciones aleatorias harán que cambie gradualmente a una caída de un extremo a otro, disipando el exceso de energía en forma de calor.

Puede cambiar este equilibrio preferido agregando un anillo de material de alta densidad alrededor del "ecuador" del cilindro, p. en forma de océano. Esto mueve la distribución de masa del cilindro más cerca del centro de equilibrio y hace que girar alrededor del eje largo sea la opción de energía más baja.

(Una colonia de O'Neill no tiene este problema, ya que es un par de cilindros que giran en sentido contrario. Cada cilindro contrarresta al otro, dejando el sistema sin una orientación preferida o una dirección de giro).

Michael Richardson mencionó en el comentario:

Seguridad

Si tiene un hábitat espacial grande, es probable que haya una combinación de poblaciones militares y civiles en él. Como tal, el cuerpo de agua gigante y el acantilado correspondiente están destinados a actuar como un muro no obvio para segregar la zona civil de la zona militar. De esa manera, la zona militar puede atender felizmente el trabajo militar, los asuntos del gobierno o la investigación de mechas secretas sin preocuparse de que un niño al azar se acerque a ellos.

En el lado civil del océano, los civiles tienen libre acceso para ir a donde quieran, pero solo en los puntos de control designados pueden las personas cruzar entre las dos secciones.

Advertencia enlace de TV Trope

regla de genial

El océano no tiene una razón práctica o funcional para existir además del hecho de que tener uno aumenta el prestigio de la estación espacial al hacer que se vea genial. Esto puede suceder en una simple competencia entre dos poderes espaciales y cada uno está tratando de superar al otro:

La Unión hizo un hábitat espacial y ahora nosotros, los federados, necesitamos superar su hábitat espacial cuando construimos el nuestro, como tal, vamos a poner un océano gigante en él. Luego, la Unión procede a hacer una estación espacial con un océano aún más grande que el de la Federación.

Un hábitat grande va a tener un ciclo de agua

Los seres humanos, los animales y las plantas provocan una considerable evaporación del agua. Esto se condensará en las partes más frías del hábitat y descenderá hasta alcanzar el "punto más bajo" (o en el caso de que el hábitat gire para simular la gravedad, el punto más ancho).

Toda esta agua debería escurrirse y acumularse en un gran lago único, donde se pueda almacenar y reprocesar. El lago también se puede utilizar para la recreación, al igual que el depósito de tierra. El agua sin tratar se extrae del lago y se reprocesa antes de bombearla al suministro de agua purificada, como en la Tierra. Habría que tener cuidado para mantener esto separado del sistema de alcantarillado (como en la tierra...)

Cuanto más grande es el cuerpo de agua, más estable es el ecosistema.

Por ejemplo, cuando estás diseñando una pecera, las más pequeñas son mucho más difíciles de mantener, porque su química puede desequilibrarse muy rápidamente.

Cuanto más grande sea el tanque, más lentos serán los cambios, lo que le dará más tiempo para corregir y equilibrar sus ciclos de nitrato y amoníaco.

Si piensa en una nave estelar como una pecera gigante para las personas, es posible que desee construir un sistema de apoyo en vivo un orden de magnitud más grande de lo que cree que realmente necesita, de modo que pueda albergar las plantas para sus ciclos de nitrato y amoníaco. todos tus peces para comer y seguir siendo potable.

También le daría un margen de maniobra si su sistema de calefacción y refrigeración tiene que desconectarse por algún motivo. Podría almacenar/absorber una gran cantidad de calor adicional en un apuro.

los inconvenientes

Sus inconvenientes son algo defectuosos o incompletos. Permítanme elaborar:

1. Si el hábitat está destinado a moverse, el impulso impartido al agua debe tenerse en cuenta cuando llegue el momento de aplicar los frenos. Rendezvous With Rama "resuelve" esto con un acantilado escarpado en un lado del mar, contra el cual chapotea el agua. Este acantilado se eleva sobre el resto del hábitat y no tiene ningún otro propósito aparente.

La masa del agua es un argumento válido. El agua es bastante pesada y requiere mucha energía para acelerar/desacelerar. Sin embargo, tenga en cuenta mis comentarios en 4.

No estoy seguro de cómo se pretende utilizar este acantilado. Chocar contra un acantilado no ayudará con el problema de los frenos, que yo sepa. El agua chapoteando de un lado a otro es un juego de suma cero, en cuanto a la energía. Y durante una acción de frenado, cualquier fuerza que el acantilado ejerza sobre el agua (para reducir la velocidad) significa que la energía cinética del agua se transfiere al acantilado (la acción es igual a la reacción, por lo que es un juego de suma cero).

El acantilado funciona como recipiente de contención para el agua, pero eso no está relacionado con el argumento de la energía cinética para los viajes espaciales. Suponiendo que el hábitat espacial pueda frenar lentamente durante mucho tiempo, la inercia del agua puede ser incluso lo suficientemente insignificante como para no necesitar acantilados altos (pero necesitaría frenar muy lentamente para lograrlo)

2. El mar ocupa un espacio -casi un 20% en el caso de Rama- que podría dedicarse a vivienda, agricultura, etc.

El beneficio de tener el mar debe sopesarse frente al beneficio de qué más hacer con el espacio. No comprarías una casa con un garaje enorme y una cocina diminuta si cocinas comidas elaboradas todas las noches pero no tienes auto.

Si así lo elige, tampoco es imposible hacer que los cuerpos de agua sean subterráneos (es decir, construya su agricultura encima), a menos que necesite acceso abierto (o línea de visión) al agua.

3. El mar, especialmente si ocupa la circunferencia de la superficie interior, es una barrera para todo transporte de superficie.

¿Debo creer que somos capaces de construir una generación de naves coloniales para reducir el hábitat espacial, pero me estremezco ante la idea de tener que construir un puente?

Cualquier transporte de superficie razonable va a condensar el tráfico en las carreteras (en lugar de conducir a donde quieras). No es excesivo construir algunos puentes.

Tenga en cuenta que muchas de las limitaciones logísticas del transporte en la Tierra están relacionadas con la evolución y expansión de la red de transporte. Muchas ciudades (especialmente en Europa) se construyeron pensando en un caballo y un carruaje, no en un camión con un contenedor encima. Es imposible mover los edificios para ensanchar cada camino; y este es el principal problema con el aumento de la carga de tráfico en las carreteras.

Sin embargo, el hábitat espacial se construirá en un momento en el que todos ya conocen el transporte. Las carreteras se pueden construir antes que las áreas residenciales; y no habrá problemas logísticos a menos que se espere que el hábitat espacial se someta a una remodelación importante mientras se habita al mismo tiempo.

Un gran ejemplo de esto en la vida real se puede encontrar al comparar el diseño de la ciudad de EE. UU. con el diseño de una ciudad europea. Cuando se construyeron la mayoría de las ciudades estadounidenses, los humanos ya conocían el concepto de tráfico mucho mejor que cuando se fundaron las ciudades europeas. El sistema de carreteras refleja ese conocimiento, ya que las redes generalmente manejan el tráfico pesado mejor que las serpenteantes carreteras de Europa.

4. Si el propósito principal es el almacenamiento de agua o la recreación, entonces podría decirse que numerosos lagos más pequeños y menos obstructivos podrían hacer el mismo trabajo con menos desventajas o menos. De hecho, los lagos más pequeños podrían ser aún más efectivos (por ejemplo: si el objetivo es la costa recreativa, diez lagos de 1/10 del tamaño del mar tendrían más de tres veces la costa del mar; el agua almacenada dentro del casco no representa una inundación riesgo).

Si el propósito principal es el almacenamiento de agua, entonces eso significa que se necesita el agua . Eso significa que incluso si no hubiera ningún cuerpo de agua; que el agua todavía tendría que estar a bordo de alguna manera (por ejemplo, en pequeños contenedores, por todo el lugar).
Si el agua está a bordo de todos modos, y solo estamos considerando si la almacenamos en un cuerpo grande o la mantenemos distribuida, entonces el argumento de la energía cinética (ver 1.) es discutible.
La misma cantidad de agua tendrá la misma masa, sin importar en qué parte del barco se encuentre.

Mirando la recreación; la mayor parte de la razón por la que los humanos disfrutan de las actividades acuáticas es porque simula un entorno de menor gravedad (debido a la flotabilidad de nuestros cuerpos). Pero en el hábitat espacial, ya estamos en el espacio . Sería posible crear una zona G (casi) cero cerca del eje de rotación de la nave; creando así un sustituto de la recreación acuática (y posiblemente aún más impresionante para los estándares humanos, al menos inicialmente antes de que se considere normal).

Tomando esto en consideración, la recreación no parece ser una buena razón (por sí misma) para justificar traer un cuerpo de agua adicional.

5. El agua es menos densa que el material de la superficie y el subsuelo que reemplaza, lo que podría alterar el equilibrio del hábitat y hacer que gire de un extremo a otro.

El agua es menos densa que el acero (o cualquier aleación metálica similar), pero ten en cuenta que no necesitas tanto acero. El acero tiene una integridad estructural muy alta, y la masa de esa construcción se puede reducir drásticamente mediante el uso de arriostramientos y vigas transversales, en lugar de simplemente usar acero sólido.
Esto es algo que los humanos han dominado durante milenios. Los antiguos egipcios ya entendieron el beneficio de una rueda con radios (en comparación con un disco sólido), y ni siquiera fueron los primeros en darse cuenta de eso.

Extendiendo la idea de la rueda con radios; los humanos también han descubierto que una rueda bajo tensión (es decir, hay una fuerza de tracción en los radios en lugar de una fuerza de empuje) son considerablemente más fuertes. Las ruedas de las bicicletas modernas son un buen ejemplo de esto, todas están bajo tensión.
Recuerda que estamos creando gravedad artificial al girar. Esto ya está funcionando como una rueda bajo tensión . ¡Afortunados nosotros!

que podría alterar el equilibrio del hábitat

Estás poniendo el carro delante del caballo. Si el hábitat espacial va a contener cuerpos de agua, eso se sabrá al momento de construir el hábitat espacial. Por lo tanto, los planos pueden dar cuenta del agua.

Tampoco tiene sentido que te quejes de la distribución desigual del agua, mientras ignoras la distribución presumiblemente igualmente desigual de la vivienda (a menos que quieras albergar a las personas en función del peso corporal y reorganizarlas constantemente), la agricultura o las personas que se mudan. alrededor. Un par de personas moviéndose son insignificantes, pero ¿qué tal un festival masivo con gente saltando arriba y abajo?

En segundo lugar, el único equilibrio que se necesita (a largo plazo) es una distribución uniforme alrededor del eje de rotación. Siguiendo el cilindro de O'Neill, todo lo que necesita hacer es asegurarse de que cada "brazo" del hábitat contenga aproximadamente la misma cantidad de masa.
En otras palabras, si le das a cada "brazo" una masa de agua del mismo tamaño (= masa), el equilibrio se mantiene, independientemente de cuán grandes o pequeños sean los lagos.

Resumen

• Cualquier inconveniente relacionado con el hábitat espacial que no puede albergar los cuerpos de agua, se anula por el hecho de que el hábitat espacial probablemente se construirá teniendo en cuenta los cuerpos de agua . No construyes un barco, solo para luego decidir qué poner en él.
• Esto incluye cualquier problema con la navegación alrededor de un cuerpo de agua. Los caminos se pueden construir antes de que se agregue agua al barco (aquí en la Tierra, el agua estaba allí antes de que se construyeran los caminos). Esto nos brinda el beneficio de diseñar las carreteras y los lagos de una manera que no comprometa la eficiencia logística.
• El argumento de la energía cinética es válido. Sin embargo, esto se relaciona con la cantidad total de agua que se encuentra a bordo, independientemente de si se condensa en grandes masas de agua o en tanques de agua comparativamente pequeños. La masa siempre es cara en los viajes espaciales . Si se está construyendo un hábitat espacial, todo lo que querríamos llevar con nosotros tendría que sopesar sus beneficios frente a su masa (juego de palabras). Por ejemplo, no vamos a tomar estatuas de plomo u oro, solo porque son bonitas. El inconveniente de la masa añadida supera con creces el valor de traerlo con nosotros. En otras palabras: independientemente de tener grandes masas de agua o no, ya estamos inherentemente limitados en cuanto a la cantidad de agua que podemos traer.
• Los usos funcionales del agua significan inherentemente que el agua es necesaria. Por lo tanto, el sip debe construirse inherentemente de manera que pueda transportar la cantidad de agua que vamos a necesitar.
• Los usos no funcionales del agua (recreación) generalmente se niegan. Ya somos capaces de tener un entorno de gravedad cero (o gravedad baja) en el espacio, que es muy similar a flotar en el agua. Además, si las personas solo están dispuestas a viajar por el espacio si pueden ir en moto acuática todos los fines de semana; están trayendo la mentalidad equivocada a un viaje interestelar. Es más que razonable ignorar cualquier solicitud para facilitar la recreación en el agua.

Algunas razones para tener cuerpos de agua

Estas son solo sugerencias rápidas.

• Si pones 1000 litros de agua en un solo tanque de 1000L, necesitarás menos material que cuando quieres construir 10 tanques de 100L. Cuanto más grande sea su contenedor, menos material necesitará (en relación con el volumen almacenado).
• Si el agua está siendo limpiada, por ejemplo, por algas, podría ser considerablemente más fácil tener unas pocas colonias masivas de algas, en lugar de una gran cantidad de pequeñas colonias de algas.
• Incluso si no hay un beneficio funcional perceptible , las personas podrían preferirlo simplemente porque a las personas generalmente les gusta mirar grandes masas de agua.
• Tener un lago en el centro de su área significa que todos están un poco más espaciados, lo que genera menos contaminación acústica/lumínica.
• Un cuerpo de agua abierto humedece naturalmente el ambiente. Cuanto más seca esté la atmósfera, más agua se evaporará (humidificando así el ambiente). Del mismo modo, si ya está particularmente húmedo, se evaporará menos agua. Es un sistema de autorregulación que no requiere energía ni control activo.
• ¿Hay animales en tu hábitat espacial? (¿Si no fuera por comida, por razones ecológicas o simplemente como un zoológico?) ¡A la gente le gusta el pescado!
• Los animales terrestres, si se les permite vagar libremente, seguirán prefiriendo instintivamente un cuerpo de agua. No puedes esperar que los animales se adapten a los hábitos de las naves espaciales; les costará adaptarse.
• Por ejemplo, podría construir campos agrícolas sobre el cuerpo de agua. En lugar de tener que transportar agua (riego), simplemente puede regular la humedad del suelo a través del agua debajo de él.

1. ...Rama "resuelve" esto con un acantilado a un lado del mar, contra el cual chapotea el agua...

respondido por ti mismo

2. El mar ocupa un espacio -casi un 20% en el caso de Rama- que podría dedicarse a vivienda, agricultura, etc.

Claro, pero si necesitas el agua, y los humanos la necesitan, entonces tienes que ponerla en alguna parte.

3. El mar, especialmente si ocupa la circunferencia de la superficie interior, es una barrera para todo transporte de superficie.

A menos que existan puentes y transporte vehicular.

4. Si el propósito principal es el almacenamiento de agua o la recreación, entonces podría decirse que numerosos lagos más pequeños y menos obstructivos podrían hacer el mismo trabajo con menos desventajas o menos. De hecho, los lagos más pequeños podrían ser aún más efectivos (por ejemplo: si el objetivo es la costa recreativa, diez lagos de 1/10 del tamaño del mar tendrían más de tres veces la costa del mar; el agua almacenada dentro del casco no representa una inundación riesgo).

Es posible que tenga razón acerca de los lagos más pequeños en términos de almacenamiento, pero luego debe encontrar formas de contenerlos para que no creen los mismos problemas que dice que tendría el cuerpo más grande. En mi opinión, intercambia un problema por muchos pequeños problemas, sin mucho beneficio.

5. El agua es menos densa que el material de la superficie y el subsuelo que reemplaza, lo que podría alterar el equilibrio del hábitat y hacer que gire de un lado a otro.

Pero seguramente una tecnología lo suficientemente avanzada para crear todo esto en primer lugar ya lo ha explicado de muchas maneras.

Mis dos beneficios favoritos para ti son:

A) Agua potable. Por supuesto, tienen que tratarlo antes de beberlo, pero como dije, el agua tiene que ir a alguna parte.

y B) Protección contra la radiación. Sin duda, Rama no usó su agua para ese propósito, pero podría usarse de esa manera.

¡Buena suerte!

EDITAR:

Aprovechando la respuesta de Flaters sobre el agua-

¿Qué pasaría si hiciera esto para ayudar a prevenir problemas de impulso? Haga que el agua vuelva a chapotear sobre sí misma en lugar de simplemente golpear con fuerza contra la pared. Solo una idea...

Si tiene una especie acuática a bordo como raza asociada, tendría sentido. De lo contrario, el agua debe permanecer en cultivos hidropónicos, piscinas pequeñas, plomería y tal vez pequeños arroyos y fuentes de fácil drenaje por estética. Simplemente no hay razón para tener un lago.