Una forma y función diferente de una esfera Dyson.
Está bastante lejos en el futuro y los residentes de un asteroide esférico tipo D (similar en tamaño a Deimos, radio de ~ 6 km). Han estado viviendo en hábitats y pequeñas cúpulas repartidas por la superficie, con material enviado dentro y fuera. En lugar de vivir debajo de la tierra, el alcalde decidió investigar la construcción de una esfera alrededor de todo, y el bombeo de la atmósfera y los materiales para hacer que la superficie sea habitable.
¿Se puede construir esta estructura dentro de las expectativas razonables del avance de las ciencias e ingeniería de materiales, así como de los materiales especulativos? ¿Será una estructura imposible?
Cúpula: 100 m sobre la superficie, envolviendo todo el asteroide con estructuras de soporte según sea necesario y puertos de entrada/salida con esclusas de aire. Con un radio de 6,1 km, tendría una superficie de 468 km 2 .
Puedo dejar de lado el mecanismo para llenar esta cosa con atmósfera, etc., pero ¿puedo poner una esfera alrededor de mi asteroide ? Tenga en cuenta que tendrá 1 bar de presión después de que se complete. Se puede cerrar (iluminación artificial en el interior/sin vidrio).
Esta propuesta describe el diseño del producto, el trabajo a realizar, los materiales requeridos y el análisis de costo-beneficio. Todos los planes descritos aquí son confidenciales y para uso exclusivo del gobierno de Mikey's Asteroid.
El enfoque ingenuo sería construir un solo globo gigante que envuelva todo el asteroide. Como ha demostrado la experiencia, habrá fugas inevitables y en una sola bolsa gigante controlar esas fugas requerirá un mantenimiento constante. Entonces, no pongamos todo nuestro aire en una "canasta".
En su lugar, construyamos una serie de domos de aire con los bordes del domo sellados herméticamente a la superficie del asteroide. Encima de estos domos, colocaremos una amplia envoltura de asteroide. Esta propuesta supondrá que el asteroide de Mikey está compuesto de níquel/hierro.
Básicamente, Sr. Alcalde, vamos a envolver su bello asteroide con plástico de burbujas de doble capa.
Secuencia de Construcción
Los equipos de preparación del sitio colocarán una rejilla hexagonal a lo largo de la superficie del asteroide y luego fresarán el exterior del asteroide con nuestro Mill-A-Roid(TM) patentado hasta obtener un acabado liso. Este proceso de fresado asegura que cuando los bordes de cada burbuja se unen al asteroide, habrá una fuga de aire mínima entre la falda de la burbuja y el asteroide. Un revestimiento adicional de espuma autosellante Bubble-Foam (TM) entre el faldón y el asteroide agrega una capa adicional de protección contra fugas.
Una vez que se haya colocado la cuadrícula y se hayan fresado los bordes, nuestro ejército de robots colocadores de faldones colocará las secciones del faldón y las fijará al asteroide.
Luego, un segundo grupo de equipos colocará y colocará la membrana de burbujas en la falda. Una vez pegada la membrana al faldón, se introducirá una pequeña cantidad de aire en la nueva burbuja para que no haya fugas. Cada sección de la falda está equipada con una esclusa de aire para una entrada y salida rápidas de cada sección. La membrana está especialmente construida para bloquear la radiación ionizante dañina, como los rayos UV y la luz de rayos X, mientras deja pasar la luz visible normal.
Las cuadrículas hexagonales que rodean las áreas de aterrizaje de asteroides no estarán cubiertas por una burbuja o la membrana más grande del asteroide. La membrana de la capa exterior se unirá a las secciones de la falda que rodean las áreas de aterrizaje. Estos serán los únicos lugares donde la membrana exterior tocará el asteroide directamente, aunque son posibles particiones adicionales entre la membrana exterior y el asteroide.
Se introducirá suficiente atmósfera dentro de la membrana exterior suficiente para separarla de las burbujas. La presión en la membrana externa se mantendrá intencionalmente más baja que dentro de las burbujas para minimizar las pérdidas de aire cuando ocurra la inevitable perforación.
Si bien la técnica de burbuja de doble capa es más costosa en términos de materiales y mano de obra, ofrece algunos beneficios significativos en comparación con el enfoque menos costoso de una sola burbuja. Están:
Esa sería una construcción relativamente fácil de hacer. Ni siquiera necesitarías hacerlo tan rígido: 1 atmósfera de presión puede ser suficiente para convertir una sábana de tela en una burbuja, y tenemos muchos materiales que pueden soportar esa atmósfera. Me preocuparía más asegurarme de que puedas manejar la inevitable fuga.
Sin embargo, evitaría llamarlo esfera Dyson. La diferencia de orden de magnitud en los órdenes de magnitud significa que cualquiera que vea la palabra obtendrá una idea no relacionada de su construcción. Su estructura tiene 468 km2. de área Una esfera de Dyson típicamente representada en 1AU tiene 280 000 000 000 000 000 km cuadrados. en la zona. En algún momento, la naturaleza de la tarea de construcción cambia ligeramente y también existe la diferencia en los objetivos (una esfera de Dyson captura la energía de la estrella)
A partir de la respuesta de Cort Ammon, podemos usar una "burbuja" presurizada como modelo conceptual, pero es necesario realizar importantes ajustes para que sea completamente funcional.
La "burbuja" puede estar hecha de prácticamente cualquier cosa, y el propio asteroide puede proporcionar la mayor parte de la materia prima para la estructura básica de la burbuja. Elementos como el silicio, el aluminio, el hierro o incluso el carbono están disponibles en los asteroides en varias cantidades, por lo que dependiendo de lo que sea fácilmente accesible, la membrana puede ser tan simple como una enorme burbuja de papel de aluminio o un material complejo a base de silicio.
El refinamiento proviene de varios otros parámetros que deben cumplirse. Un globo enorme tendrá una gran cantidad de presión interna distribuida por la superficie, por lo que se deberá agregar una estructura de refuerzo para reducir la cantidad de tensión por unidad de área. Una malla o red hecha de un material de alta resistencia a la tracción deberá estar en el exterior de la burbuja y estar diseñada para ajustarse firmemente a la burbuja cuando esté presurizada. Los materiales como el titanio o la fibra de carbono proporcionarán la resistencia suficiente para esta tarea (si la burbuja en sí está hecha de nanotubos de carbono tejidos o es una sola hoja de grafino, entonces podría ser lo suficientemente fuerte por sí sola, pero el enfoque del cinturón y los tirantes es siempre mejor con ingeniería).
Como estás en el espacio profundo, la radiación debe bloquearse desde la superficie; de lo contrario, el ejercicio no tiene sentido. Se necesita una segunda "burbuja" con un refuerzo similar con un espacio entre las dos burbujas. Un espacio de 5 m lleno de agua proporciona un escudo de radiación e impacto bastante simple y de baja tecnología y tiene beneficios adicionales como proporcionar un amortiguador térmico (el calor de la luz solar directa se difundirá a través del agua y el exceso de calor se irradiará desde el lado sombreado). Si el material de la "burbuja" es transparente o translúcido, entonces también recibe luz solar filtrada en la superficie de su asteroide. Se puede utilizar un pelotón de espejos en formación alrededor del asteroide para moderar o modular el sol (se pueden organizar amaneceres y atardeceres artificiales por este medio, si se desea).
Dado que querrá acceder al espacio, hay varias opciones. La burbuja podría ser perforada por "torres" que se elevan desde el asteroide hasta la estructura de la esclusa de aire. Por seguridad y redundancia, sugeriría que la entrada real a la torre de la esclusa de aire esté muy por debajo del suelo, por lo que si la esclusa de aire funciona mal, la "superficie" está protegida. De hecho, sugeriría que la burbuja esté "fuera del centro" con el asteroide tocando la burbuja en el eje de rotación, y ese punto sirve como punto de entrada/salida. Una vez más, no debería haber comunicación directa entre la "superficie" inflada y la esclusa de aire, toda la comunicación con el vacío es con cámaras perforadas en las profundidades del asteroide.
Dado que estamos en el espacio, la burbuja siempre será vulnerable, por lo que el subsuelo debería ser una estructura similar a un panal. Si la burbuja está dañada y se detecta una fuga, suena una alarma en la superficie y las personas siempre estarán razonablemente cerca de una puerta de auditoría o de emergencia que conduce al área segura debajo del "suelo". El subsuelo se dividirá en varias cámaras como un submarino con muchas puertas y espacios que se pueden sellar, por lo que nunca debería haber una tasa de bajas del 100 % por avería accidental o desastre natural.
Green describe bastante bien la configuración general.
Profundicemos un poco más en el tema de las brechas en el casco, los materiales y el soporte, así como en la protección contra la radiación y los micrometeoritos.
es posible que deseemos un campo magnético para protegernos de las partículas energéticas, tal como lo proporciona nuestro propio planeta. Eso, sin embargo, no es parte del proyecto actual, así que lo dejamos de lado.
Si bien podríamos construir una estructura de burbuja metálica, y eso mantendría una gran cantidad de radiación, también significaría que bloquearíamos la vista, así como cualquier luz entrante, que de otro modo sería muy útil, dado que los humanos dependen mucho de vista para casi todo lo que hacemos.
Así que podemos querer un caparazón transparente para nuestro hábitat. Después de todo, ¿cuál sería el punto de vagar por la superficie si todavía se sintiera como viajar en túneles y cuevas? Así de transparente debe ser.
Usaremos un enfoque de varias capas, en el que toda la cubierta de cada burbuja se crea a partir de capas de los mismos polímeros que usamos hoy en día para las gafas de sol que bloquean los rayos UV. Como un agradable efecto secundario, incluso podemos tener diferentes colores para las burbujas individuales, lo que brinda hermosos efectos artísticos. Pagamos una fortuna por ese proyecto, así que bien podría ser hermoso.
Obviamente, una sola capa de plástico no resistirá el impacto de una piedra muy rápida. Así que tenemos múltiples capas, y entre las capas inyectamos un gel polimérico. La presión del gel fortalece la estructura y ayuda a mantener la forma de la burbuja. Además, el gel no solo frena cualquier objeto que impacte, sino que también se endurece cuando entra en contacto con la atmósfera o cuando se ilumina con radiación ultravioleta. De esta manera, los micrometeoritos no solo se ralentizan significativamente mientras viajan a través de las capas de la burbuja, a menudo se ralentizan lo suficiente como para quedar contenidos en las capas inferiores, el gel también funciona para cerrar pequeñas perforaciones automáticamente, lo que resulta en una pérdida casi nula de atmósfera.
La configuración de una gran cantidad de burbujas individuales brinda protección adicional, incluso si se produce una brecha mayor, tal como se describe en la respuesta de Green anterior.
Tapiar cada una de las secciones es una opción. Se puede hacer, pero me parecería más bonito tener grandes superficies abiertas, así que veamos cómo se puede proporcionar eso.
Apoyar las burbujas en seis puntos cada una, las esquinas de los hexágonos propuestos, debería ser suficiente. La presión tanto dentro de la estructura de la membrana como debajo de las burbujas se encargará de sostener las cosas. Los pilares proporcionarán principalmente puntos de anclaje y se asegurarán de que toda la estructura no se tambalee.
Espere espaciar los pilares entre 100 y 500 metros de distancia.
La presión en el interior del sistema de membranas se proporciona desde el suelo, a través de tubos o mangueras en el interior de los pilares. Los sensores notarán una caída en la presión, lo que indica una brecha mayor. Tras la detección, alrededor de los bordes de la sección en cuestión se pueden inflar rápidamente estructuras similares a bolsas de aire para amurallar la sección comprometida.
El temor a una pérdida total de la atmósfera debería ser injustificado. Una presión de 1 bar no es mucho, y el aire tarda en escapar por cualquier agujero, por lo que incluso una pérdida completa de varios sectores hará menos daño a la atmósfera que al propio asteroide. La caída de presión puede ser notable, incluso desagradable, pero nunca amenazante para la vida, a menos que uno se encuentre en el sector que fue golpeado, pero incluso allí, el daño por el impacto probablemente representará una amenaza mucho mayor que la pérdida de presión atmosférica.
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