¿Podría funcionar una colonia espacial a 1 g del sol?

Interesante pero no, no funcionaría por la misma razón que los astronautas en la Estación Espacial Internacional, otras estaciones espaciales, o transbordadores o cápsulas en órbita no "sienten" la gravedad con respecto a su estación o cápsula.

Cuando estás dentro de un objeto que está en órbita, ¡ tú también estás en órbita! La Tierra tira de la estación con casi 1 g y tira de ti en la misma cantidad, pero ambos están en órbita, por lo que se mueven en los mismos círculos. Esto le brinda la experiencia de la ingravidez dentro del objeto, ya sea un asteroide, un transbordador, una cápsula o una estación espacial.

Mire al comandante de la Expedición 22 de la ISS, Jeffry Williams, en el video Demostración de aceleración dentro de la Estación Espacial Internacional durante un reinicio . Tan pronto como la estación espacial comienza a acelerar debido a una quemadura de reinicio, puede ver que la cámara parece moverse hacia atrás (hacia nosotros).

Lo que realmente sucede es que la cámara simplemente permanece en su órbita original y la ISS acelera hacia adelante (en la misma dirección en la que miramos). Ambos se sienten a casi 1 g hacia abajo de la Tierra, y eso es lo que los mantiene en una órbita circular en lugar de dispararse directamente al espacio.

Acerca de las fuerzas de marea:

La respuesta de @PeterCordes aborda esto mejor que yo, así que lo dirigiré allí para leer más.

• Tener el objeto fijado por mareas en su órbita alrededor del sol

• De esta manera obtendríamos la gravedad de 1g del sol en el lado opuesto del asteroide.

Interesante idea, pero te perdiste algo en tus matemáticas.

Solo obtendría la diferencia de marea entre la gravedad del sol en el centro de masa frente a la gravedad del sol 1 radio de objeto más lejos. Esto varía con$1/R^2 - 1/(R+r)^2$, y es muy pequeño a menos que el radio de su objeto sea una fracción apreciable del radio de su órbita. Consulte https://en.wikipedia.org/wiki/Tidal_force para obtener más información, incluida una imagen si tiene problemas para visualizar.

El sol no produce gradientes de gravedad de 1 g en una distancia razonablemente pequeña. (Busque un objeto mucho más denso y compacto como una estrella enana blanca para eso: un objeto aplastado por su propia gravedad en un estado de degeneración de electrones, algo antes de colapsar aún más en una estrella de neutrones).

¡Y si tuviera un gradiente de gravedad lo suficientemente fuerte, destrozaría un asteroide natural! 1g La fuerza "hacia afuera" en ambos lados del objeto es enorme; estaría muy dentro del límite de Roche y, por lo tanto, necesitaría una estación muy fuerte.

O tal vez conecte su estación a un contrapeso (con una correa larga) que orbite más cerca de la estrella enana, de modo que la única parte grande sea la parte de la gravedad. Este conjunto de 2 masas + una correa estaría bloqueado por mareas, mantenido en su lugar por la diferencia de 1 g entre los radios de sus posiciones.

Esto hace posible obtener un tamaño bastante grande para que pueda obtener 1 g sin un gradiente demasiado pronunciado, es decir, no demasiado cerca de la enana blanca. Sin embargo, todavía no es práctico para el Sol.

Tal vez también construiría un par de módulos intermedios de su estación para poder aprovechar las gravedades más bajas y uno en el medio para gravedad cero.

Como un ascensor espacial, la cuerda tiene que soportar su propio peso. (Donde el peso se calcula como la integral de la aceleración "sentida" multiplicada por la delta-masa sobre la longitud de la correa).

FWIW, ya que nadie lo mencionó, podría construir un caparazón alrededor del Sol en el que un observador estacionario experimentaría una aceleración gravitatoria hacia abajo de 1 g. Esta capa tendría un radio de unas cinco veces el del Sol (5,28 Rsun) y estaría dentro de la órbita de Mercurio (0,0669 Lmerc). Por supuesto, no estoy diciendo que esto sería una buena idea, ni sugiriendo qué materiales podrían sobrevivir a esta distancia. Tal discusión sería más apropiada para SF StackExchange.

Mantendré esto razonablemente corto y genérico ya que no tienes formación científica. Si quieres gravedad artificial, no se basa en la distancia, sino en la rotación. Entonces solo debe preocuparse por el tamaño de su hábitat y las RPM. SpinCalc es una pequeña y práctica calculadora que puede ayudarlo a determinar el tamaño del hábitat, la velocidad angular y la velocidad tangencial que necesita para obtener la gravedad que desee. Los últimos números que vi para la protección contra todas y cada una de las formas de radiación tenían un grosor de aproximadamente seis pies. El artículo Physics Today de Gerard O'Neill de 1974 entra en una buena cantidad de detalles técnicos sobre los hábitats espaciales en el espacio libre.

Como han dicho otras personas, una órbita no inducirá la gravedad local del sol, porque una órbita está en caída libre por definición. Lo que quieres es una estatita, que utiliza la presión de la radiación solar para mantener una distancia fija del sol. Esto se basa en el número de ligereza de la vela , que es la relación entre su aceleración máxima y la gravedad del sol, y que normalmente no varía con la distancia. La aceleración máxima disponible con la tecnología actual es de 0,26, lo que no es muy bueno. El máximo teórico, con algún tipo de vela de celosía, es de 22, que es suficiente. Sin embargo, eso es solo el comienzo de los problemas que podría tener.

Para obtener 1 g de gravedad del sol, debe estar a aproximadamente 5,29 radios solares, o 3,68 millones de kilómetros, o 0,025 AU. A esa distancia, recibes unas 1600 veces más luz solar que la que recibes en la Tierra. El artículo sobre velas solares dice que las velas cuidadosamente diseñadas pueden mantener temperaturas de funcionamiento seguras de hasta 0,25 AU.

Si puedes hacer que una vela funcione a esa altitud, tendrás que proteger la estación de la luz del sol. Usar información de diseños de sondas como la Parker Space Probe, probablemente podríamos mantener baja la temperatura tanto de la vela como de la estación haciendo que la superficie incidente de la vela tenga un ángulo pronunciado con respecto a la luz del sol, como un cono, y manteniendo la estación a la sombra de la vela, como una escoba en equilibrio sobre la mano de alguien. . Tenga en cuenta que inclinar la superficie reduce la cantidad de empuje que puede obtener de ella, y el número total de ligereza de la vela y la estación juntas debe ser mayor que 1, incluso en la peor contingencia. No olvide que el número de luminosidad (que normalmente es independiente de la distancia) en realidad se reduce mientras está cerca del sol, porque ya no es un emisor puntual; ocupa alrededor de 22° del cielo, por lo que su cono solar tendrá que ser lo suficientemente grande para cubrir esa cantidad desde la perspectiva de la estación.

Para complicar las cosas, la estación estará en la corona solar , que es mucho más activa en términos de radiación que el viento solar. También está muy dentro de la distancia que el sol forma bucles coronales de energía magnética y de plasma, que son las estructuras que dan lugar a las eyecciones de masa coronal. Esas eyecciones pueden provocar apagones y causar estragos en la Tierra, a millones de kilómetros de distancia; ¿Quién sabe qué le sucederá a la estación si se forma un bucle coronal encima de ella? Para protegerse contra tal cosa, necesita protección contra la radiación, que es invariablemente pesada y va en contra de que la estatita sea lo más liviana posible.

Luego está el problema del mantenimiento. ¿Cómo se repara la vela solar si se rompe? Ciertamente no puedes estar del lado del sol, o explotarás como una sandía en un incinerador. El agujero en la pantalla dejará pasar cantidades masivas de luz, lo que chamuscará cualquier cosa en sus rayos, e incluso si lo está parchando desde el lado sombreado, los reflejos de la vela solar que está colocando quemarán el los ojos de cualquier astronauta que tenga la mala suerte de estar trabajando allí. Además, si los soportes que mantienen la estación en su lugar en relación con la vela fallan, no puede darse el lujo de que esté en órbita; caerá como una roca real en la Tierra real. Si tienes suerte y te enteras cuando suceda, tendrás el tiempo justo para los últimos ritos antes de caer a través de la vela y quemarte.

Con todo, hay formas mucho más fáciles de generar gravedad artificial a bordo de las estaciones espaciales.

Desafortunadamente, eso no funcionará. El 1 g de fuerza hacia abajo sería cancelado por el 1 g de fuerza hacia arriba que experimentas como fuerza centrípeta al estar en órbita. Incluso si deja que la estación/colonia/objeto caiga libremente (que está en órbita), no sentirá la gravedad hasta que se acerque lo suficiente, la diferencia de gravedad entre su estación y usted es lo suficientemente grande como para poder para sentirlo Supongo que estar tan cerca no sería una gran idea. Cuando estás en caída libre, que es la órbita, tú y la colonia aceleran al mismo ritmo. Debido a esto, no sientes ninguna aceleración en relación con la colonia. Si alguna vez has estado en un avión, sientes esto cuando hay turbulencia. Si el avión hace una caída lo suficientemente grande, puede sentir que pierde contacto con el asiento y "flota" sube un poco Por lo general, esto no dura mucho (a menos que el avión se estrelle, en cuyo caso tienes mejores cosas que hacer que leer esto). A veces también puedes sentir esto en los autos que bajan colinas. De todos modos, una mejor solución sería hacer girar la estación. Sin embargo, si está girando, entonces necesita que la estación sea capaz de soportar esas fuerzas, y el tamaño de la estación necesaria aumenta drásticamente. ¡La gravedad artificial en el espacio es difícil! y el tamaño de la estación necesaria aumenta dramáticamente. ¡La gravedad artificial en el espacio es difícil! y el tamaño de la estación necesaria aumenta dramáticamente. ¡La gravedad artificial en el espacio es difícil!

Sería mucho más fácil construir un millón de esferas de Bernal o cilindros de O'neil que diseñar algo que resistiera tanto calor y radiación. Tal vez sería más fácil un caparazón alrededor de una enana marrón o un gigante gaseoso. Sin embargo, Júpiter todavía produce radiación.