Habitat de l\'espace
Un habitat de l'espace de , également appelé la colonie de l'espace de , la colonie orbitale , ou le règlement de l'espace de est une station spatiale prévue comme règlement permanent plutôt qu'en tant qu'un simple Waystation ou tout autre service spécialisé. Aucun habitat de l'espace n'a été encore construit au delà de l'orbite terrestre, mais beaucoup de propositions de conception ont été faites avec des divers niveaux de réalisme par les auteurs et les ingénieurs de la science-fiction de
Histoire
Environ 1970, près de la fin du projet Apollo , Gerard K.O'Neill , un physicien expérimental de , recherchait une matière pour tenter ses étudiants de physique, les la plupart de qui étaient des étudiants de première année dans la technologie. Il a frappé sur l'idée créatrice de leur assigner des calculs de praticabilité pour de grands habitats de l'espace. À sa surprise, les habitats ont semblé être faisables même dans des tailles très grandes : cylindres cinq milles (8 kilomètres) au loin et vingt milles (34 kilomètres) longtemps, même si fait à partir des matériaux ordinaires tels que l'acier et le verre. En outre, les problèmes résolus par étudiants tels que la radioprotection contre des rayonnements (libérer presque dans les tailles plus grandes), obtenant les angles naturalistes du soleil, la fourniture de puissance, l'agriculture parasite-libre réaliste et le pilotage orbital sans moteurs de réaction. Il a édité un article concernant ces propositions de colonie dans la physique aujourd'hui en 1974. (Voir l'illustration ci-dessus d'une telle colonie, un " classique ; O'Neill Colony" ;). L'article a été augmenté dans la frontière élevée livre.Le résultat a motivé la NASA pour commanditer deux ou trois ateliers d'été menés par Dr. Plusieurs conceptions ont été étudiées, un certain détaillé, avec des tailles s'étendant de 1. Des tentatives ont été faites de rendre les habitats aussi autosuffisants comme possible, mais toutes les conceptions se sont fondées sur les expéditions régulières de la terre ou de la lune, notamment pour les matières premières premières et les composés volatils. Les écologie fermées et la réutilisation agressive devraient nettement réduire cette confiance. La recherche récente a augmenté la probabilité de trouver l'eau congelée en cratères profonds sur le pôle du sud de la lune, et a constaté que certains asteroïdes contiennent des quantités significatives de composés volatils tels que l'eau et l'ammoniaque. Par conséquent, les habitats de l'espace ont pu se fonder moins sur la terre que ces études originales indiquées.
Lorsque, la colonisation a été certainement vue comme fin en soi. La proposition de base par O'Neill a eu un exemple d'un arrangement de remboursement : construction des satellites d'énergie solaire de des matériaux lunaires. L'intention d'O'Neill n'était pas de construire des satellites d'énergie solaire en soi, mais de fournir plutôt des preuves d'existence que la fabrication orbitale des matériaux lunaires pourrait produire des bénéfices. Lui, et d'autres participants, présumés qu'une fois que de telles installations industrielles étaient en ligne, beaucoup d'utilisations profitables pour eux seraient trouvées, et la colonie deviendraient autosuffisants, et commencent à établir d'autres colonies aussi bien.
Les propositions et les études ont produit d'une vague de fond notable d'intérêt public. Un des effets publics les plus intéressants était la fondation de la société du L5 aux États-Unis, un groupe de fervents qui ont désiré construire et vivre dans de telles colonies. Le groupe a été appelé après que l'orbite d'espace-colonie on a alors pensé que qui est la plus profitable, une orbite kidney-shaped autour de ou du lunaire Lagrange de la terre dirige 5 ou 4.
Dans cette ère, Dr. O'Neill a également fondé plus le silencieux, et les études plus visées de l'espace de instituent , qui a au commencement placé et a construit des prototypes d'une grande partie du matériel radicalement nouveau requis pour un effort de colonisation de l'espace, comme le nombre d'études de papier de praticabilité. Un des projets tôt, par exemple, était une série de prototypes fonctionnels d'un conducteur de masse , la technologie essentielle à employer pour déplacer économiquement des minerais de la lune à la colonie de l'espace orbite.
En 1986, la société L5 plus tard est devenue la société nationale de l'espace de , et les anciens membres ont commencé un certain nombre d'efforts relatifs, y compris le projet d'Artemis de , et la société de Mars de . Aussi bien, quelques anciens membres de la société L5 semblent être en activité dans les groupes radicaux de technologie tels que l'institut d'Extropian de . Un certain nombre d'ingénieurs de l'espace et de scientifiques modernes en avant de fusée tracent leur motivation à cette ère.
Les habitats de l'espace ont inspiré un grand nombre de sociétés fictives dans la science-fiction . Une partie du plus populaire et reconnaissable est l'univers japonais de Gundam , et Babylone 5 .
Motivation
Il y a plusieurs raisons en avant de la colonisation de l'espace de : matières premières de sécurité, de bénéfices, d'énergie et premières.Des habitats de l'espace sont susceptibles d'être affectés moins par les désastres qui endommagent la terre, telle que le surpeuplement, ou des grèves d'océan par les grands Bolides (par exemple météorites, etc. Bien qu'un habitat individuel soit probablement moins bloqué que la terre, beaucoup d'habitats s'ajoutent ensemble sensiblement à la survie humaine. Ils présentent des moyens de la migration. (le voient : L'espace et survie )
L'espace a la plupart des mêmes matières premières premières trouvées sur terre, et des grands nombres d'énergie. Il devrait être possible de réaliser des bénéfices, si l'infrastructure pour l'exploitation de l'espace de et la fabrication de l'espace de peut être créée. Les investissements initiaux exigés sont grands, mais la rentabilité est potentiellement ouverte.
Par exemple, quelques partisans estiment cela comparé à la terre, un famille ou une compagnie pourrait facilement tripler ou quadrupler leurs revenus. Les coûts pourraient être inférieurs aussi bien. Les évaluations des partisans du coût de terre de colonie de l'espace établissent approximativement à $30.000 par acre (² de $7.50/ m) en le 1995 USD , dans de grandes colonies économiques de l'espace. Tandis que cher pour la terre rurale, il est peu coûteux pour la terre de ville.
Pendant que là existe une vaste quantité de matériel à construire avec dans le système solaire, et pendant qu'un habitat de l'espace est hors des puits planétaires de pesanteur, tenant compte du voyage et du mouvement relativement bon marché des matériaux, une vaste population using les habitats multiples pourrait vivre et travailler dans l'espace de manière permanente. La terre peut être regardée comme tout à fait petite, surpeuplé et restrictif comparé à l'espace extra-atmosphérique .
Les habitats en dehors des ombres des planètes peuvent employer l'énergie solaire 24 heures sur 24. Le zéro g permet à la création des miroirs de concentration extrêmement grand-encore-fragiles de recueillir cette énergie constante et abondante. Aussi bien, les colonies peuvent utiliser l'énergie nucléaire .
Avantages
Les habitats de l'espace ont un certain nombre d'avantages de potentiel par rapport aux colonies planète-basées : Pesanteur artificielle réglable, par l'intermédiaire de changer la vitesse de rotation d'une colonie. Cet attribut est important si les humains soutenus et élevés sur les colonies doivent pouvoir retourner à la terre. On s'attend à ce que ces nés sur les corps de poids spécifique faible (tels que la lune ou Mars ) pourraient avoir comme conséquence la force squelettique du insuffisant pour fonctionner effectivement dans une pesanteur plus élevée de la terre sans habilitation significative.
Problèmes
Les habitats de l'espace doivent résoudre un certain nombre de problèmes afin de maintenir les populations humaines normales en bonne santé :
Systèmes internes d'assistance à la vie
La pression d'air avec des pressions partielles normales de l'oxygène , de l'anhydride carbonique et de l'azote est une condition de base de n'importe quel habitat de l'espace. Fondamentalement, la plupart des conceptions de colonie sont de grands, à parois minces récipients à pression. L'oxygène est fourni par la roche lunaire. L'azote est fourni par la terre, une source chère, mais l'azote est réutilisé presque parfaitement. En outre, l'azote peut être fourni par des comètes et des lunes des planètes extérieures sous forme d'ammoniaque. L'azote peut également être disponible en quantité inconnue sur certains autres corps dans le système solaire externe . L'air peut être réutilisé d'un certain nombre de manières. La méthode évidente est d'employer les jardins photosynthétiques du probablement using la culture hydroponique ou la forêt de jardinage de . Cependant, ceux-ci n'enlèvent pas quelques polluants industriels, tels que les pétroles volatils, et gaz moléculaires simples excessifs. La méthode standard employée sur les sousmarins nucléaires est d'utiliser un brûleur catalytique du , qui élimine effectivement la plupart des produits organiques. Davantage de protection pourrait être assurée par un petit système cryogénique de distillation pour enlever graduellement des impuretés telles que la vapeur du mercure , et les gaz nobles qui ne peuvent pas être catalytiquement brûlés.
Des matériaux organiques du pour la production alimentaire doivent également être fournis. Au début, les la plupart de ces derniers devraient être importées de la lune, des asteroïdes, ou de la terre. Après celui, la réutilisation réduirait le besoin d'importations. Une méthode de réutilisation proposée commencerait par brûler le distillat, les usines, les ordures et les eaux d'égout cryogéniques avec de l'air un arc électrique, et en distillant le résultat. L'anhydride carbonique et l'eau en résultant seraient immédiatement utilisables dans les fermes. Les nitrates et les sels dans la cendre seraient dissous dans l'eau et séparés dans les minerais purs. La plupart des sels de nitrates, de potassium et de sodium réutiliseraient effectivement comme engrais. D'autres minerais contenant le fer, le nickel, et le silicium ont pu être chimiquement épurés dans les groupes et être réutilisés industriellement. La petite fraction des matériaux restants, bien en-dessous de 0.01% en poids, a pu être transformée en éléments purs avec la spectrographie de la masse de de zéro-pesanteur, et être ajoutée dans des montants appropriés aux engrais et aux stocks industriels. La seule existence courante de cette méthode est une preuve considérée par des études de la NASA. Il est probable que des méthodes soient considérablement raffinées comme les gens commencent à vivre réellement dans des habitats de l'espace.
Pesanteur artificielle . Les études à long terme de sur-orbite ont montré que la pesanteur nulle affaiblit des os et des muscles, et dérange le métabolisme de calcium et les systèmes immunitaires. La plupart des personnes ont un nez étouffant continuel ou des problèmes de sinus, et quelques personnes ont la cinétose dramatique et incurable. La plupart des conceptions de colonie tourneraient afin d'employer les forces centrifuges de que au simulent la pesanteur . Les études de la NASA avec des poulets et des usines ont montré que c'est un produit de remplacement physiologique efficace pour la pesanteur. La rotation de sa tête rapidement dans un tel environnement cause un " ; tilt" ; pour être senti en tant que ses oreilles intérieures se déplacer à différents taux de rotation. Les études de centrifugeuse prouvent que les gens deviennent mouvement-malades dans les habitats avec un rayon de rotation de plus moins de 100 mètres, ou avec un taux de rotation au-dessus de 3 rotations par minute. Cependant, les mêmes études et inférence statistique indiquent que presque toutes les personnes devraient pouvoir en mesure vivent confortablement dans les habitats avec un rayon de rotation plus en grande partie que 500 mètres et en-dessous de 1 t/mn. Les personnes expérimentées n'étaient pas simplement plus résistantes à la cinétose, mais pourraient également employer l'effet pour déterminer le " ; spinward" ; et " ; antispinward" ; directions dans les centrifugeuses.
Protection contre l'environnement externe hostile
Rayonnement de : Le rayonnement de l'espace de a deux problèmes distincts. On est que l'exposition une des rayonnements 80 au Millisieverts par an, bien au-dessus du seuil professionnel sûr maximum de mSv 50, et bien au-dessus du maximum sain de population de mSv 3. Un autre, issue séparée est que les éruptions chromosphériques émettent de temps en temps très des grands nombres de rayons X mous et de particules énergiques. Quand ces événements se produisent, ils peuvent dépasser 4 le Sieverts la dose mortelle pour la moitié de la population. Le résultat le plus intéressant des études était la découverte que les grands habitats de l'espace sont effectivement protégés par par leur structure et l'air, qui dépasse facilement les deux mètres d'acier a eu besoin. De plus petits habitats pourraient être protégés par les sacs (nonrotating) stationnaires de la roche. La lumière du soleil pourrait être admise indirectement par l'intermédiaire des miroirs en auvents de rayonnement-preuve, qui fonctionneraient de la même manière comme périscope .
Rejet de la chaleur de : que la colonie est dans un vide, et ressemble donc à une bouteille de thermos géante. La lumière du soleil au contenu énergétique rayonné peut être réduite et commandée avec de grands abat-jour vénitiens. Les habitats ont besoin également d'un radiateur pour éliminer la chaleur de la lumière du soleil et des organizations absorbées. Les habitats très petits pourraient avoir une palette centrale qui tourne avec la colonie. Dans cette conception, la convection soulèverait le " d'air chaud ; up" ; (vers le centre), et air frais tomberait vers le bas dans l'habitat externe. Quelques autres conceptions distribueraient des liquides réfrigérants, tels que l'eau effrayante d'un radiateur central. Puisque les abat-jour et les radiateurs pourraient être des dépenses importantes, les habitats peu coûteux pourraient être très chauds.
Objets étrangers de : que l'habitat devrait résister à des impacts potentiels des débris d'espace , météorites, poussière etc.
Transport et manoeuvre
Maintien en position orbital . Les orbites optimales d'habitat sont encore discutées, et sont probablement une issue commerciale. Les orbites lunaire et L5 L4 sont maintenant vraisemblablement trop lointaines de la lune et de la terre. Une proposition plus moderne est d'employer a deux--un à l'orbite de résonance qui a alternativement une approche (bon marché) étroite et à énergie réduite à la lune, et puis à la terre. Ceci fournit l'accès rapide et peu coûteux aux matières premières premières et au marché principal. La plupart de colonie conçoit le plan pour employer la propulsion électromagnétique de longe de , ou les conducteurs de masse utilisés comme fusée circule en voiture. L'avantage de ces derniers est qu'ils ou n'emploient aucune masse de réaction du tout, ou emploient Massachusetts bon marché de réaction. La plupart des géométries de miroir exigent quelque chose sur l'habitat être visé le soleil. La conception d'O'Neill d'original a utilisé les deux cylindres comme l'élan de roule pour rouler la colonie, et a poussé pivote sunward ensemble ou employer à part la précession pour changer leur angle. Les conceptions postérieures ont tourné dans le plan de leur orbite, avec leurs fenêtres se dirigeant perpendiculairement à la lumière du soleil, et ont utilisé les miroirs légers qui pourraient être orientés avec de petits moteurs électriques pour suivre le soleil.
Conceptions (solutions)
Conceptions de la NASA
Conceptions proposées dans des études de la NASA incluses :Sphère - " de Bernal de ; Île One" ; , un habitat sphérique pour environ 20.
Tore - une plus grande alternative de Stanford de au " ; Île One." ;
Cylindre - " d'O'Neill de ; Île Three" ; (décrit), la plus grande conception.
Lewis un
Un " ; bolo, " ; un vaisseau spatial ou un habitat s'est relié par un câble à un contrepoids ou à tout autre habitat. On a proposé cette conception comme bateau de Mars, cabane initiale de construction pour un habitat de l'espace, et hôtel orbital . Elle a un rayon de rotation confortablement long et lent pour Massachusetts relativement petit de station. En outre, si une partie de l'équipement peut former le contrepoids, l'équipement consacré à la pesanteur artificielle est juste un câble, et a ainsi une masse-fraction beaucoup plus petite que dans d'autres conceptions. Ceci lui fait une conception tempting pour un bateau du profond-espace. Pour une habitation à long terme, cependant, le blindage antirayonnement doit tourner avec l'habitat, et est extrêmement lourd, de ce fait exigeant un câble beaucoup plus fort et plus lourd.
" ; " perlé des habitats ; ; cette conception spéculative a été également considérée par les études de la NASA, et avérée pour avoir une fraction de la masse rudement équivalente de structure et donc de coûts comparables. De petits habitats seraient produits en série aux normes qui permettent aux habitats de relier ensemble. Un habitat simple peut seul fonctionner comme bolo. Cependant, d'autres habitats peuvent être joints, pour se développer dans un " ; dumbbell" ; puis un " ; cintrer-attacher, " ; puis un anneau, puis un cylindre du " ; perles, " ; et finalement une rangée encadrée de cylindres. Chaque étape des valeurs de croissance plus de blindage antirayonnement et de biens d'équipement, de redondance croissante et de sûreté tout en réduisant le coût par personne. Un architecte professionnel a à l'origine proposé cette conception parce qu'elle peut se développer tout comme les villes attachées à la terre, avec différents investissements par accroissement, à la différence des conceptions qui exigent de grands investissements de démarrage. L'inconvénient principal est que les versions plus petites emploient un grand nombre de structure pour soutenir le blindage antirayonnement, qui tourne avec elles. Dans de grandes tailles, l'armature devient économique, parce qu'elle se développe rudement comme place du rayon de colonie. Le nombre de personnes, leurs habitats et les radiateurs pour les refroidir se développent rudement comme cube du rayon de colonie.
Autre conçoit
Bubbleworld ; Le concept de Bubbleworld, ou d'intérieur/extérieur, a été provenu de 1964 par le Dandridge M. Cox dans un livre de non romanesque a appelé des îles de dans l'espace : Le défi du Planetoids . les appels de concept de
The pour un grand asteroïde de fer ou de composition de fer au nickel pour avoir un tunnel foré par son plus long axe de rotation et rempli de substance volatile du , arrosent probablement. Un réflecteur solaire très grand serait construit tout près, focalisant la chaleur solaire sur l'asteroïde, d'abord pour souder et sceller les extrémités de tunnel, pour chauffer alors plus diffusément lentement la surface externe entière. Pendant que le métal se ramollit, l'intérieur de l'eau augmente et gonfle la masse, alors que les forces de rotation aident à la former dans une forme cylindrique. Une fois qu'augmenté et laissé se refroidir, il peut être tourné pour produire un effet centrifuge, et l'intérieur ont rempli avec de l'eau le sol, l'air et. En créant un léger bombement au milieu du cylindre, un lac de forme annulaire peut être fait pour former. Des réflecteurs permettront à la lumière du soleil d'écrire et d'être dirigée où nécessaires. Clairement, cette méthode exigerait d'une présence humaine et industrielle signifigant dans l'espace d'être à tout faisable. Le concept de Bubbleworld de
The a été popularisé par le Larry Niven d'auteur de la science-fiction . Niven a employé l'idée dans ses histoires de l'espace connues par fictif , décrivant ces mondes comme habitats primaires du Belters , une civilisation qui a eu le colonisé la ceinture en forme d'étoile .
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