¿Una Tierra hueca estructuralmente autosuficiente?

¿Podemos construirlo?

Seguro. Siempre podemos confiar en Clarkean Magic:

Cualquier tecnología suficientemente avanzada es indistinguible de la magia. ( Arthur C. Clarke )

Desde el punto de vista de la física simple, podemos hacer pelotas inflables de caucho y boyas de metal. Por lo tanto, tal caparazón es solo un rascador de cabeza desde el punto de vista de dónde provienen todos los materiales (pero dijiste que eso no era un problema).

¿Podemos habitarlo?

De nuevo, seguro. Llene con aire, agregue recicladores atmosféricos, construya hábitats, llene el vacío con islas flotantes de productos frescos porque...

Sin gravedad

El teorema de Shell demuestra por qué no hay gravedad dentro de una esfera. Básicamente, se debe a que la atracción de la gravedad hacia cualquier punto del interior de la esfera está perfectamente equilibrada por toda la atracción de la gravedad hacia todos los demás puntos de la esfera. Sin gravedad.

Bueno... podrías tener "gravedad" a lo largo de la región ecuatorial si haces que la esfera gire, pero solo allí. Necesitarás grandes propulsores que toquen la bocina para mantener el planeta girando y en el lugar al que pertenece... Deberías leer los libros "Ringworld" de Niven, te gustarían.

libre de radiación

Posiblemente. Si tiene el músculo y la masa para construir una pelota de baloncesto de este tamaño, puede cubrirla con un par de yardas de plomo. La Tierra sobrevive debido tanto a su atmósfera como a su magnetosfera . Te falta un montón de masa, un núcleo líquido, y ese núcleo probablemente necesita estar girando. Entonces, los escudos defensivos de Clarkean serían útiles. Si no puedes tener escudos, esa capa de plomo se vuelve realmente importante.

No te acerques demasiado a una estrella y no dejes que ningún meteorito te golpee. Ese es el verdadero problema. Los planetas generalmente se encargan de esto automáticamente. Necesitarás tener algún sistema defensivo que se ocupe de cosas más tangibles que la radiación. Pero, puedes construir la esfera, así que también puedes construirlas.

La supervivencia es primordial

Esto depende únicamente de cómo construyas el interior. Tiene mucho volumen para trabajar y la capacidad de obtener algo de gravedad si eso importa. Necesita luz de amplio espectro, agua, atmósfera, algo parecido a la tierra (las orquídeas usan corteza...) y una forma de mantenerlo todo unido. Tal vez redes. Si puede construir la esfera, obviamente puede construir todo el equipo para mantener el interior habitable. La luz es el mayor problema porque, a menos que tenga un montón de globos terráqueos flotando, necesitará dedicar parte de su espacio de superficie limitado a paneles de luz (mucho).

Por supuesto, a medida que trabaje en estos detalles, surgirá la pregunta de por qué simplemente no está viviendo en un planeta que orbita alrededor de un sol que hace todo esto por usted.

¡Y lo quiero GRANDE!

Seré honesto contigo, puedes hacerlo tan grande como quieras. Pero llega un punto en el que la gente necesita preguntar por qué te molestas. Piénselo de esta manera: digamos que quiere uno tan grande que se necesita la utilización de toda la masa planetaria dentro de su sistema solar para hacerlo. Ahora tienes una gran esfera que suena, digamos 10 veces el volumen de Júpiter (no he hecho los cálculos, pero solo por diversión, 10 veces), la has llenado con aire, agua, pizza y refresco de crema. Y tiene una suscripción de por vida a Netflix y una superficie interior más que suficiente para proyectar el último episodio de The Walking Dead para el disfrute de la sociedad.

¿Ahora que? Incluso si pudieras construir una criatura así (oh, llamémosla Dyson Sphere ), ¿cuál sería el punto? Económicamente, es más simple habitar otros planetas. Diablos, sería más barato terraformar otros planetas. Con el nivel tecnológico necesario para hacer esto, sería más barato convertir a su población en androides que ya no necesitan comida, agua o atmósfera. ¹

Entonces sí. Como dije antes, con suficiente Magia Clarkeana puedes hacerlo.

¿Se puede lanzar un ICBM horizontalmente?

¡Seguro! ¿Por qué querrías? ( La caza del Octubre Rojo )

¹  Lo que realmente me hace preguntarme qué encontraron realmente esos astrónomos que creen que han encontrado evidencia de megaestructuras. Realmente no tienen ningún sentido. Pero, la gente aceptó la idea de que la NASA encontró una cara en Marte. Hasta que alguien pudo verlo mejor.

¿Es posible tener una Tierra hueca estructuralmente autoportante donde el peso del caparazón se equilibre con la presión atmosférica en el interior?

Como esfera, esta es una idea terrible y la forma más probable de construir una habitación en el espacio sería como un cilindro (por ejemplo, un cilindro de O'Neill ) que tiene enormes ventajas, entre las que se encuentra la pseudogravedad.

Una sola estructura grande también es una muy mala idea. Digamos que construimos un solo mundo como este y tenemos, digamos, cuatro mil millones de personas en él. Un solo asteroide grande puede acabar con él porque estructuralmente sería un desastre que ocurriera un gran impacto. Como mínimo, sería destrozado por una descompresión explosiva de la atmósfera interna. Pero construye muchos cilindros más pequeños y un impacto solo daña uno de ellos. Una pérdida trágica, pero no catastrófica.

Entonces, la estrategia de todos los huevos en una canasta es una idea terrible.

Si insiste en las esferas, también puede construir muchas.

Debe ser habitable por humanos (la gravedad es agradable pero opcional)

Los humanos necesitan la gravedad para una función biomecánica segura a largo plazo. La gravedad (o algo equivalente) no es opcional para la habitación humana a largo plazo. Y para los humanos, debe estar lo más cerca posible de un g. Estamos "diseñados" para un g.

Podemos vivir y trabajar en gravedad cero durante períodos prolongados (meses), pero no hay que confundir eso con vivir nuestras vidas en microgravedad.

Aquí hay un breve artículo de Scientific American sobre el tema, aunque hay muchos más por ahí.

Como su caparazón hueco tendrá microgravedad en el mejor de los casos, esto simplemente mata la idea de que los humanos vivan allí en el sentido de un hogar permanente. Todavía es viable para estadías a corto plazo (meses) (seguido de mucho trabajo duro para recuperarse completamente de la experiencia).

Por supuesto, una esfera giratoria puede proporcionar algo de pseudogravedad, pero variará con la posición y esto significa que estás haciendo que grandes áreas sean efectivamente inútiles para habitar. El cilindro sigue teniendo la forma ideal.

Debe ser capaz de mantener a sus ocupantes a salvo de la radiación del espacio....

Esto es bastante fácil y probablemente puede considerarse trivial.

Debe ser capaz de sobrevivir mucho tiempo flotando alrededor del sistema solar sin volverse inhabitable.

Defina "mucho tiempo". Años ? ¿décadas? Siglos ? ¿Miles de años o millones?

Digamos siglos.

Necesitas bolsas de aire para salir de la esfera (si quieres).

En principio, podría evitar la mayoría de las emisiones de gases en esos plazos. Tenga en cuenta que si un asteroide impacta, podría crear una fuga. Dependerá del grosor de su caparazón, pero en el mejor de los casos necesitará un mantenimiento continuo.

Esto lleva a otro problema con una sola esfera grande (del tamaño de la Tierra). Si tiene muchos cilindros O'Neill y cree que hay un asteroide en camino, es probable que pueda alejarse lo suficiente para evitar el problema. Un cilindro de este tipo tiene una masa enorme, pero es móvil y se puede diseñar con una estructura suficiente para que sea seguro para los motores de impulso pequeño. Tu esfera tiene una masa enorme y es un objetivo más grande. Tienes que moverlo más y necesitas mucha más energía para moverlo (y por supuesto devolverlo a su órbita original). Esto lo hace más vulnerable a los asteroides, en mi opinión.

Para brindar protección adicional, necesita una capa más gruesa. Pero eso significa que está haciendo un uso aún más ineficiente de los recursos que lo que haría una flota de cilindros O'Neill. Así que es una mala elección.

Los diseñadores no podían permitirse el lujo de usar hand-wavium, por lo que tuvieron que arreglárselas con materiales de construcción más tradicionales (que, afortunadamente, no escaseaban)

Pero podemos hacer una "flota O'Neill" más flexible con los mismos (si no menos) recursos. Obtenemos seguridad y flexibilidad y una seudogravedad agradable y saludable y no perdemos nada al construir la flota. La esfera simplemente desperdicia recursos.

¿Es realmente posible tal estructura y, de ser así, qué tan grande puede llegar a ser antes de que no lo sea?

Probablemente puedas construir tan grande como quieras si tienes los recursos. Es ineficiente y no proporciona un entorno seguro de un ge para sus habitantes.

Es posible que pueda evitar que la atmósfera se convierta en un núcleo peligrosamente comprimido gravitacionalmente que desestabilice el sistema calentando cuidadosamente el núcleo (por ejemplo, la energía solar recolectada del caparazón, en sí misma una complicación con muchas desventajas) para mantenerlo lo suficientemente caliente como para evitar la concentración gravitacional. . En principio, podría combinar esto con un sistema para proporcionar luz en el interior en un ciclo de día y noche, pero necesitaría grandes áreas transparentes o bancos de luz igualmente amplios centrados en el núcleo. Todo muy complejo y con muchos problemas potenciales.

En realidad, sí. No estoy seguro de si el soporte pasivo es un requisito difícil, pero con el soporte activo no es un gran desafío. La idea es similar a la de un anillo orbital.

Construya un anillo del tamaño deseado y hágalo girar con una velocidad orbital que reducirá la tensión de la autosuficiencia prácticamente a cero. Construya otro anillo hueco alrededor del primero que no gire usando el que gira como soporte. El anillo exterior experimentará la gravedad a medida que "cae" constantemente hacia el centro de masa de ambos anillos.

Dado que puede construir estos anillos orbitales en cualquier tamaño, puede "apilarlos", desplazándolos radialmente alrededor de un centro de masa conjunto. Dado que los anillos exteriores no giran, puede construir una estructura de soporte entre ellos e incluso "nivelar" esa estructura. (Dándole una superficie plana para construir).

Ahora, esto puede sonar un poco ridículo, pero podría usar algo pesado que produzca energía, por ejemplo, una estrella de neutrones "pequeña" que gira para construir algo como una dínamo y proporcionar el soporte activo con energía y proporcionar más gravedad como la tierra, si coloca en el centro de gravedad de la articulación.

Hay algunas advertencias como el campo magnético giratorio de la estrella, el mantenimiento o el hecho de que la rotación lateral del anillo orbital (suponiendo que quieras la rotación del planeta) puede requerir algunos trucos, pero te dejaré resolver esos detalles.

También he aquí que los terraplanistas podrían construir dos anillos orbitales de este tipo y tener un desplazamiento lateral relativamente pequeño entre ellos en forma cilíndrica y construir una estructura de soporte entre ellos.

En una dirección puedes caminar a su alrededor, en la otra literalmente puedes caer del borde de la "tierra" :D