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Megaestructuras cósmicas: ¿podríamos construir un mundo anillo?

octubre 3, 2021

Nombre: Anillo de Niven o Mundo Anillo

Nombrado para: La novela de 1970 de Larry Niven Ringworld y sus secuelas.

Representaciones de ciencia ficción seleccionadas: Además de las que aparecen en las novelas de Niven, estructuras similares pero más pequeñas, llamadas Halos, aparecen en el aureola franquicia de videojuegos y medios. Además, los orbitales de Iain M. Banks ‘ Cultura novelas y cuentos.

Algún día, cuando la humanidad supere al planeta Tierra, podríamos apuntar a construir un hábitat tan vasto que nunca podríamos sobrepoblarlo.

El autor de ciencia ficción Larry Niven evocó tal megaestructura para su galardonado libro de 1970 Ringworld. Niven imaginó un anillo con un radio de 93 millones de millas (la distancia entre el sol y la Tierra) con el sol colocado en el centro. El anillo ‘alcanzaría los 600 millones de millas de ancho y un millón de millas de altura. El vasto paisaje podría albergar cómodamente a quizás billones de humanos (u otra raza igualmente ambiciosa y tecnológicamente avanzada).

«La cosa es lo suficientemente amplia: tres millones de veces el área de la Tierra. Pasará algún tiempo antes de que alguien se queje del hacinamiento», escribió Niven en un ensayo de 1974 titulado «Más grande que los mundos».

Niven pensó que un Mundo Anillo tendría un grosor de unos pocos miles de pies y requeriría materias primas con una masa igual a la de Júpiter. Las «paredes» de las montañas de mil millas de altura se alinearían en cada borde, evitando que la atmósfera se filtre al espacio. La superficie interior podría ser esculpida como la superficie de la Tierra, llena de grandes océanos (aunque poco profundos), montañas altísimas y tierras de cultivo prodigiosas, o lo que quisieran sus constructores.

¿Podría alguna vez hacerse un Mundo Anillo? Si bien el concepto no dobla la física más allá del punto de ruptura, requeriría una ingeniería verdaderamente extrema y un dominio absoluto de las fuerzas de la naturaleza. Según Anders Sandberg, investigador del Future of Humanity Institute de la Universidad de Oxford que ha estudiado conceptos de megaestructura, un Ringworld «es una estructura asombrosamente grande que va mucho más allá de lo que normalmente podemos imaginar, pero también es profundamente problemática».

Estableciendo la gravedad

Al imaginar el anillo, Niven había comenzado con el concepto de una esfera Dyson, una idea explorada por el físico Freeman Dyson una década antes de Ringworldpublicación de.

En su presentación habitual de ciencia ficción como una «pelota de ping pong alrededor de una estrella», dijo Niven, una esfera Dyson sólida carece de gravedad. La rotación de la esfera crearía gravedad a través de la fuerza centrífuga, pero solo las regiones ecuatoriales obtendrían los beneficios. «Entonces», le dice Niven a PM, «acabo de usar el ecuador».

Un anillo de Niven, entonces, puede considerarse como la porción de la sección amigable con el hábitat de una esfera de Dyson. Para obtener una gravedad similar a la de la Tierra, el Mundo Anillo necesitaría girar a casi tres millones de millas por hora. Muy rápido, seguro. Pero en un entorno espacial sin fricción, podría ser factible. El anillo podría alcanzar esa velocidad con el tiempo y luego mantenerla con un pequeño empuje adicional.

Manejando el sol

Aunque sería equidistante de su estrella central en todos los puntos, el Mundo Anillo no sería, de hecho, gravitacionalmente estable. Cualquier fuerza perturbadora de, digamos, el impacto de un meteorito o un encuentro cercano con otra estrella podría sacar al Mundo Anillo de un atractivo equilibrio y ponerlo en un curso de colisión cataclísmico. «Un Mundo Anillo tenderá a quedarse dormido siempre que tenga la oportunidad», dice Sandberg.

Los lectores del Ringworld original, incluidos los estudiantes del Instituto de Tecnología de Massachusetts, escribieron cartas a Niven sobre este y otros problemas técnicos relacionados con la megaestructura. Niven abordó el problema en la secuela de 1980, Los ingenieros del mundo del anillo. Los grandes cohetes colocados a lo largo del borde del Mundo Anillo tendrían que dispararse periódicamente para mantener la megaestructura adecuadamente situada lejos de su sol.

Para los residentes del Mundo Anillo, ese sol siempre estaría directamente sobre sus cabezas en un perpetuo mediodía. Para crear un ciclo día-noche y evitar que la vida vegetal se fríe, Niven imaginó un conjunto de «cuadrados de sombra» alrededor del sol aproximadamente a la distancia de Mercurio de la Tierra. Las partes de Ringworld entre los cuadrados experimentarían la luz del día itinerante, mientras que las partes eclipsadas descansarían a la sombra. Toda la longitud del Mundo Anillo estaría a cuadros de luz y oscuridad. «Los constructores, si son algo así como humanos, querrán día y noche porque querrán una imitación de su propio planeta», dice Niven.

Tim Russell cortesía de larryniven.net

El arco del Mundo Anillo, visto desde un gran océano. (Crédito de la foto: Tim Russell cortesía de larryniven.net)

Los paneles solares en los inmensos cuadrados de sombras podrían recolectar energía para alimentar la estructura. La energía podría transmitirse mediante láser desde los cuadrados a las estaciones receptoras a lo largo del borde del Mundo Anillo, lejos de la «tierra» habitada.

Los láseres también serían útiles para vaporizar asteroides o cometas que podrían chocar contra el Mundo Anillo. Como objetivo grande y delgado, un Mundo Anillo sería devastado por un impactador de alta velocidad. Un agujero perforado de forma explosiva podría permitir que la atmósfera se drene eventualmente.

¿Fuerza imposible?

La resistencia del material es una maravilla potencial para un Ringworld. Debido a su volumen, la megaestructura estaría sujeta a tensiones mecánicas lo suficientemente violentas como para romper cualquier enlace físico molecular conocido. «El Ring necesita ser superfuerte», dice Sandberg. «Los simples enlaces moleculares no sirven».

Para la superfuerza, lo mejor sería, bueno, la fuerza «fuerte». Esta fuerza es la más fuerte de las cuatro fuerzas de la naturaleza descritas. Tiene 137 veces la fuerza del electromagnetismo, un millón de veces la fuerza débil, y duodecillion (1039) veces la de la insignificante gravedad. Sin embargo, opera solo en la escala del femtómetro del núcleo atómico. La fuerza fuerte aprieta protones cargados de forma similar en un núcleo atómico. «La repulsión electromagnética entre los [protons] Me encantaría separarlos, pero tienes la fuerte fuerza nuclear que los une «, dice Sandberg.

En nuestro estado tecnológico actual, somos bastante buenos manipulando el electromagnetismo y lidiando con la gravedad. Si pudiéramos aprender a manejar la fuerza fuerte, sería suficiente para la integridad estructural de un Anillo Niven. La fuerza fuerte está medicada por partículas llamadas gluones; si pudiéramos destrozar los quarks y usar su «pegamento» más allá de la escala nucleica, todo tipo de hazañas arquitectónicas y de ingeniería serían posibles.

«No tenemos ni idea de cómo controlar la fuerza nuclear fuerte», dice Sandberg, «pero podría ser que las civilizaciones avanzadas sepan cómo hacerlo».

Niven evitó esta lata de gusanos en sus historias al inventar un material mágico de color gris lechoso llamado «scrith». Imaginó que podría producirse de alguna manera mediante la transmutación de elementos, a través de la fusión de alta tecnología. La transmutación de elementos, como el hidrógeno y el helio predominantes disponibles dentro de Júpiter y Saturno, sería necesaria de todos modos para que haya suficiente material (no scrith) para construir la megaestructura.

De mundos a un mundo anillo

En cuanto al proceso de construcción real de Ringworld, Niven lo esbozó de la siguiente manera. Los planetas del sistema solar serían desmantelados por máquinas y reformateados en placas en forma de disco. Los cables unirían estas placas y, con el tiempo, las placas se juntarían para formar un anillo.

Dados los materiales milagrosos y la transmutación avanzada de elementos necesarios para un Mundo Anillo colosal, otros hábitats similares a anillos más pequeños tienen mucho más sentido desde una perspectiva de ingeniería. Los «halos» de los videojuegos del mismo nombre, por ejemplo, tienen aproximadamente 16.000 kilómetros de diámetro. Posiblemente podrían estar hechos de acero. Bishop Rings, otra megaestructura de anillo propuesta por un nanotecnólogo, Forrest Bishop, tendría «meras» 1.200 millas de diámetro y estaría hecha de nanotubos de carbono ultrarrígidos. Estos anillos no rodearían una estrella o un planeta, pero podrían anidar de manera estable en un punto lagrangiano, donde la atracción gravitacional de un planeta coincide con la del sol.

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comodidad / Flickr / Wikipedia

Un barco se abalanza hacia un anillo de Halo, en construcción. El Arca, una estación de construcción y control de Halos, se ve en la parte inferior de la imagen. (Crédito de la foto: commorancy / Flickr / Wikipedia)

Finalmente, la justificación para perseguir siempre un Mundo Anillo es cuestionable en primer lugar. Los gobernantes de la civilización colocarían una gran cantidad de huevos en una canasta. Una falla catastrófica en algún lugar del Anillo, tal vez de un propulsor estabilizador, podría condenar a toda la empresa y a su billón de habitantes. (Niven explora este tipo de crisis en Los ingenieros del mundo del anillo.)

El propio Niven señala que Ringworlds es realmente para contar una buena historia en lugar de ofrecer una receta para una Tierra cuya población se ha desbordado.

«Incluso si buscamos cosas grandes, no hay razón para construir un Mundo Anillo», dice Niven, «cuando podríamos construir un millón [other] cosas y ponerlas en órbita, en lugar de en órbita alrededor del sol «.

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