Saltar al contenido

Megaestructuras cósmicas: ¿podríamos alguna vez construir un mundo artificial?

octubre 12, 2021

Nombre: Mundo artificial

Representaciones de ciencia ficción seleccionadas: Las dos estrellas de la muerte del Guerra de las Galaxias películas y medios relacionados; Shellworlds en Iain M. Banks 2008 novela Importar; mundos de lujo hechos a medida en Douglas Adams La Guía del autoestopista galáctico serie.

Si los humanos van a vivir en un hábitat fuera del mundo, entonces debe tener las cosas de las que hemos evolucionado para depender aquí en la Tierra: el rango de temperatura correcto, aire respirable, gravedad específica, ciclos día-noche y mucho más. Pero en lugar de montar una estación espacial de lata giratoria, ¿no tendría más sentido recrear nuestro planeta construyendo un mundo artificial?

El término «mundo artificial» se puede interpretar de dos formas. La interpretación literal es una réplica planetaria: un enorme trozo de roca fabricado para ser esencialmente indistinguible de los planetas y lunas reales creados por la naturaleza. La otra forma es imaginar algo que simplemente parece un mundo, digamos, una estación espacial esférica como la Estrella de la Muerte en Guerra de las Galaxias. Este segundo tipo de objeto no sería intrínsecamente parecido a un planeta o una luna, excepto en su forma. Pero a través de una ingeniería inteligente, tal vez la función pueda seguir la forma más fácilmente de lo que piensas.

Con cualquiera de los dos enfoques, los ingenieros tendrían un gran trabajo en sus manos. «No quiero ser una manta húmeda, pero al menos para las cosas que sabemos hoy, [when it comes to building an artificial planet,] uno tiene problemas «, dice Adam Steltzner, un ingeniero en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California.

RELACIONADO: El propulsor Shkadov o: Cómo mover todo un sistema solar

«Eso es No Moon»

Comencemos con la segunda opción: la Estrella de la Muerte. Parece más prometedor que construir una verdadera réplica de un planeta, aunque solo sea por su tamaño. Según la tradición de Star Wars, la primera Estrella de la Muerte en Star Wars Episodio IV: Una nueva esperanza, tenía un diámetro de 74 millas. Eso es grande, pero no en comparación con el diámetro de casi 13.000 kilómetros de la Tierra. Suponiendo la densidad aproximada de un portaaviones, como lo ha hecho el blog de economía Centives, la masa de una Estrella de la Muerte hecha principalmente de acero es de aproximadamente un cuatrillón de toneladas, solo alrededor de una millonésima parte de la masa de la Tierra. ¡Fácil!

Pero adquirir incluso esa cantidad de material a través de la tecnología minera actual sería una búsqueda absurda. Dada una tasa de producción mundial de acero de 1.430 millones de toneladas anuales en 2012, Centives calculó que llevaría más de 800.000 años adquirir todo el acero necesario. ¿La etiqueta de precio? La asombrosa cifra de 852 billones de dólares, o aproximadamente 13.000 veces el producto interno bruto combinado del mundo entero. Peor aún: costos de lanzamiento. El lanzamiento de materiales desde la superficie de la Tierra al espacio cuesta actualmente del orden de miles de dólares por libra.

La única forma plausible de adquirir materiales a bajo precio es obtenerlos de entornos de baja gravedad, como la Luna y los asteroides. «Sería inteligente … minar el espacio, en lugar de intentar disparar una viga en I de acero», dice Steltzner.

Sitio de construcción orbital

Luego viene dar forma a un billón de toneladas de acero en una esfera con una estructura interna compleja. Sería extremadamente difícil, pero no imposible. Los robots tendrían que manejar (rápidamente) la mayor parte del trabajo si se completara en un período de tiempo razonable; de lo contrario, está hablando de emplear ejércitos de trabajadores de la construcción adaptados al espacio durante milenios.

RELACIONADO: 10 de los científicos más locos que jamás hayan existido.

Como referencia: el edificio más alto del mundo, el Burj Khalifa, tiene una masa de casi un millón de toneladas y tardó tres años en erigirse, con más de 10.000 trabajadores en el lugar. Sin embargo, esta analogía no es del todo adecuada (aunque nada de lo que la humanidad ha hecho se compara con la construcción de una Estrella de la Muerte). Si bien el mundo artificial requeriría una cantidad ridícula de metal, mover esos trozos gigantes en el espacio podría ser mucho más fácil (con las máquinas adecuadas, de todos modos) que trabajar en un desierto abrasador acosado por la gravedad.

También considere la estructura interna. La Estrella de la Muerte incluye más de 21.000 pisos apilados como historias en un edificio de oficinas. Esta configuración nunca sería factible, a menos que inventáramos algún tipo de generadores de gravedad artificial para mantener a las personas, los muebles y los droides pegados al suelo.

Gravedad, lo bueno y lo malo

La gravedad similar a la de la Tierra sería absolutamente esencial para la vida a largo plazo. «Nuestros cuerpos humanos se estropean cuando no tenemos una ‘g’ de la Tierra», dice Steltzner. Los astronautas a bordo de la Estación Espacial Internacional tienen que lidiar con la pérdida de masa ósea y la presión arterial baja, entre otros problemas, debido a estancias prolongadas en microgravedad.

Por desgracia, los generadores de gravedad artificial desafían la física conocida. En cambio, la megaestructura lunar artificial necesitaría rotar para producir gravedad, a través de la fuerza centrífuga, hacia afuera a lo largo de su ecuador. En lugar de pisos apilados, los niveles de hábitat en una luna artificial podrían parecerse a las capas de una cebolla. A la inversa del cálculo terrestre, las cabezas de los ocupantes, en lugar de sus pies, mirarían «hacia abajo» hacia el centro de la megaestructura. La gravedad también estaría al revés. «En el centro de la estructura no hay gravedad, y se obtiene más a medida que se apagan los pisos», señaló Steltzner.

RELACIONADO: Respuestas a sus preguntas sobre la controversia de las ondas gravitacionales.

Conseguir la rotación en sí sería sencillo. Los cohetes en ángulo podrían hacer que todo gire y mantenerlo a la velocidad requerida para una gravedad similar a la de la Tierra. Los cohetes tampoco necesitarían dispararse continuamente. «Debido a que la estructura gira en el espacio, no hay nada que la frene», dice Steltzner.

Sin embargo, la rotación de la luna artificial crea nuevos problemas. Las secciones de la estructura sometidas a una gravedad terrestre o más tendrían que poseer una relación resistencia / peso lo suficientemente alta para evitar que se rompan. Es posible que el acero no lo corte para una estructura de 74 millas de diámetro, dice Steltzner. Una mejor apuesta: el zylon, una fibra sintética con la mejor relación resistencia-peso conocida, que es siete veces más resistente que el acero y aproximadamente el doble de la dureza del Kevlar. Zylon es orgánico, lo que significa que contiene carbono. Por lo tanto, los asteroides carbonosos ricos en carbono serían buenos objetivos de minería para este enfoque.

¿Tierra, Redux?

A pesar de todos sus desafíos de ingeniería, construir nuestro hábitat espacial inspirado en la Estrella de la Muerte sería mucho más fácil que construir una réplica de la Tierra. Pero nunca podría igualar a una segunda Tierra en una cosa: estabilidad.

«Todas estas estructuras o ideas para las colonias adolecen de un tipo de defecto sustancial e inherente que se resume en un término: inestabilidad», dice Steltzner. «Se necesita un mantenimiento activo para que se mantenga el medio ambiente, como los parámetros orbitales correctos exactos. Son mucho, mucho menos estables que nuestro planeta».

Ergo, ¿por qué no hacer otro?

Mark Hempsell, un ingeniero aeroespacial que trabajaba para Reaction Engines Limited y que recientemente inició una consultoría privada, se interesó por los planetas artificiales en un estudio de 2005 en el Journal of the British Interplanetary Society, del cual es un ex editor. Quería comparar la viabilidad de terraformar un planeta, es decir, geoingeniería para que fuera como la Tierra, un proyecto minucioso que probablemente tomaría siglos en un mundo como Marte, versus construir uno desde cero.

Produciendo un planeta personalizado

Hempsell señala que para reproducir las condiciones terrestres, no es necesario imitar la Tierra a una «t». Por ejemplo, la masa y la distancia determinan la atracción gravitacional. Entonces, para obtener la gravedad de la superficie terrestre, los ingenieros podrían hacer trampa empacando solo una décima parte de la masa de la Tierra, digamos, 700 trillones de toneladas, en una esfera del tamaño de la Luna (diámetro: 2159 millas). Eso sigue siendo una gran cantidad de roca, pero Hempsell exploró cómo los ingenieros podrían adquirir ese material e imitar el proceso ascendente de crecimiento planetario de la naturaleza.

Por lo general, dentro de un disco de material sobrante alrededor de una estrella recién formada, las moléculas se agregan, poco a poco, en trozos cada vez más grandes, y durante millones de años se convierten en un mundo. Para acelerar las cosas, Hempsell sugirió desplegar una gigantesca instalación de superfusión futurista cerca del Sol, una megaestructura para hacer una megaestructura. Usando campos magnéticos, la instalación recolectaría abundante hidrógeno de la superficie del Sol. Los reactores de fusión a bordo producirían elementos pesados ​​deseables para formar la Tierra falsa planificada.

Para aplastar una masa del tamaño de Marte en un volumen del tamaño de la Luna, los ingenieros querrían los elementos más densos de la Tabla Periódica, incluidos el osmio, el iridio y el platino. Es cierto que estos elementos solo se pueden producir en las explosiones termonucleares de supernovas, y no a través de máquinas de fusión concebibles de tipo jardín. «Estamos hablando de una tecnología de fusión espectacular», dice Hempsell. Pero al menos aún se podían obedecer las leyes de la física conocida.

La instalación lanzaría lingotes de estos materiales hacia donde se construiría el planeta artificial, poco a poco, mientras los lingotes chocan y se unen. Todo ese aplastamiento de lingotes generaría un calor significativo en todo el mundo en ciernes, a la par con la superficie del Sol a 10,000 grados Fahrenheit. Después de un siglo de enfriamiento a unos 3000 grados Fahrenheit, los lingotes de elementos de la corteza, como el silicio, podrían colocarse en capas en la parte superior. Entonces tendría que tener lugar otro período de enfriamiento, que duraría unos 10.000 años, hasta que la superficie estuviera lo suficientemente fría como para verter agua en los océanos y establecer la vida vegetal.

En resumen … el artículo de Hempsell demostró que es mejor dejar la creación del mundo en manos de la naturaleza.

«A menos que suceda algo radicalmente diferente», dijo Hempsell, «al mirar las cosas de terraformación, el periódico llegó a la conclusión de que construir su propio planeta no va a ser más rápido».

Este contenido es creado y mantenido por un tercero y se importa a esta página para ayudar a los usuarios a proporcionar sus direcciones de correo electrónico. Es posible que pueda encontrar más información sobre este y contenido similar en piano.io