Vista fragmentada de toda a estrutura do habitat “space village one”. Observe as cordas de tensegridade e o radiador no meio da estrutura principal. Crédito:Muhao Chen et al
Existem duas abordagens principais que a humanidade pode adotar para viver no espaço. O mais comumente retratado é a colonização de outros corpos celestes, como a lua e Marte. Essa abordagem tem algumas desvantagens importantes, incluindo lidar com solos tóxicos, poeira pegajosa e poços de gravidade.
A alternativa é construir nossos próprios habitats. Eles podem estar localizados em qualquer lugar do sistema solar, poderia ser de qualquer tamanho que a ciência material permitir, e têm características diferentes, como temperatura, clima, gravidade, e até mesmo durações do dia. Infelizmente, ainda estamos muito longe de construir algo parecido com um habitat em tamanho real. Contudo, agora estamos um passo mais perto de fazer isso com o lançamento de um artigo de uma equipe da Texas A&M que descreve uma maneira de construir um habitat espacial expansível de cilindros concêntricos que podem abrigar até 8, 000 pessoas.
Qualquer habitat que abrigue tantas pessoas terá que lidar com algumas das principais desvantagens de viver no espaço. Os autores do artigo listam explicitamente cinco que seu projeto de habitat espacial estava tentando abordar:
A exposição de longo prazo à falta de gravidade causa estragos em corpos humanos, causando tudo, desde deficiência visual à perda de densidade óssea. Muitos desses problemas são resolvidos por uma única solução elegante:a gravidade artificial.
Não temos a tecnologia (ainda) para permitir que o Capitão Picard fique na ponte da Enterprise como se estivesse em um prédio de escritórios. Contudo, temos algo que se aproxima da gravidade artificial:força centrífuga via rotação. Esta é uma solução simples para fornecer aos astronautas algo equivalente à gravidade. Essa solução não foi testada, mas a maioria dos especialistas concorda que deve aliviar a maioria dos problemas de saúde associados à falta de gravidade.
Robô da NASA construído usando princípios de tensegridade. Crédito:NASA / Adrian Agogino &Vytas Sunspiral
Existem duas considerações principais de projeto ao fazer um sistema de gravidade artificial que eliminaria esses problemas de saúde. O primeiro trata do tamanho do habitat induzindo a gravidade artificial. Se o raio de rotação for muito pequeno, pode haver uma diferença significativa na percepção da gravidade entre a cabeça e os pés de uma pessoa. Isso é conhecido por causar enjôo, e tornaria qualquer habitat que induzisse esse efeito em seus ocupantes inutilizável.
A segunda consideração se concentra na velocidade de rotação. Os autores citam um artigo observando que qualquer velocidade de rotação de mais de 4 RPM também induziria enjôo. Usando o limite superior da velocidade de rotação e o limite inferior do raio de rotação resulta em um raio de 56 metros, quase tão alto quanto a Torre Inclinada de Pisa. Um humano poderia viver em tal habitat sem o enjôo induzido por um passeio de carnaval, e sem os impactos negativos à saúde de flutuar constantemente em zero-G.
Zero-G não é o único perigo que os autores têm que projetar. A exposição à radiação de longo prazo é extraordinariamente ruim para os humanos, aumentando significativamente os riscos de câncer e danos celulares durante qualquer estada prolongada no espaço.
A solução dos autores para este perigo é simples - cercar todo o habitat com cinco metros de regolito e água. Em seu modelo, a água está imprensada entre o regolito. A camada protetora estaria localizada no que eles chamam de "escudo". Ele seria localizado na parte externa do habitat cilíndrico e coberto por painéis solares para fornecer energia ao habitat. A composição do escudo foi selecionada principalmente com base no fácil acesso aos materiais - regolito e água estão abundantemente disponíveis em locais com poços de gravidade relativamente baixa (ou seja, asteróides e a lua). A combinação também é conhecida por interromper os raios cósmicos e a radiação solar.
Além de interromper qualquer radiação potencial, o escudo ajuda o sistema de suporte de vida girando muito lentamente em um esforço para dissipar alguns dos gradientes térmicos presentes na estrutura do habitat. Os autores calcularam uma rotação de 0,2 rpm do escudo, e um extenso "radiador" ligado à lateral do habitat para atingir aproximadamente 300 K (27 C / 80 F) de temperatura interna no habitat.
Essa temperatura interna seria bem recebida pelos ocupantes não humanos propostos para o habitat - as plantas. As fazendas do habitat seriam colocadas em cada extremidade do cilindro em uma forma cônica, e encimado por um teto de vidro transparente. Eles também seriam atendidos por espelhos gigantes que são ligeiramente tortos, refletindo a luz solar uniformemente para a superfície agrícola.
Modelo impresso em 3D da estação espacial com vários recursos importantes identificados. Crédito:Muhao Chen et al
Os autores calcularam que cada ocupante da estação necessitaria de aproximadamente 300 m 2 de terras agrícolas para apoiá-los. Com um habitat expandido crescendo em um raio de 224 metros (52 andares separados de 4 metros de altura com um cilindro interno de 20 metros), haveria espaço agrícola e vital suficiente para abrigar 8.000 pessoas.
Mas o habitat não seria inicialmente capaz de suportar todas essas pessoas. O cilindro mais interno de raio de 20 metros pode servir como um módulo de "semente" a partir do qual outras camadas cilíndricas se formam. E esse processo de construção usaria uma técnica testada e comprovada de engenharia mecânica - tensegridade.
Tensegrity é uma valise cunhada por Buckminster Fuller para descrever um sistema de barras entrelaçadas e cordas em que as barras são comprimidas e as cordas tensionadas. Ele permite que os designers construam algumas estruturas verdadeiramente incríveis, sem falar nas peças espetaculares de móveis que alguns YouTubers constroem.
Em termos de habitat espacial, permite que os projetistas desenvolvam um plano de expansão de seis etapas que pode ser repetido indefinidamente sem a necessidade de desligar os sistemas de suporte de vida à medida que o habitat é expandido. Cada expansão permite que um cilindro adicional seja adicionado ao complexo, e adiciona uma quantidade significativa de espaço adicional sem interromper a vida das pessoas que vivem nos cilindros que já estão instalados. Essa capacidade de expansão tornaria qualquer estrutura que usa este sistema muito mais interessante economicamente do que um habitat que deve manter uma única forma. Esse fator econômico é uma parte extremamente importante de quaisquer planos de design futuros, pois será o principal fator impulsionador da expansão da infraestrutura espacial de maneira mais geral.
Outra forma de obter valor econômico seria alavancar uma das características interessantes desse estilo de habitat cilíndrico. O centro do cilindro pode funcionar como uma "oficina de gravidade zero, "o que permitiria aos ocupantes realizar o trabalho que pode ser difícil ou impossível em um poço gravitacional, como o processamento de matéria-prima ou o desenvolvimento de novos tipos de produtos farmacêuticos.
O cilindro central também pode desempenhar um papel importante em um impulsionador econômico diferente para o habitat - o turismo. Os designers planejam um espaço aberto central que é quase inteiramente dedicado ao parque. Isso seria parcialmente para o bem-estar emocional e psicológico dos ocupantes de longo prazo do habitat, mas também pode servir como uma grande atração turística. Isso seria particularmente útil, pois o turismo provavelmente servirá como uma das principais forças econômicas impulsionadoras dos primeiros habitats espaciais.
Que o turismo ainda está muito longe, e embora os custos de lançamento continuem caindo, até que tenhamos a infraestrutura pronta para minerar asteróides ou a lua, é improvável que qualquer grande habitat espacial seja construído. Enquanto isso, podemos continuar a trabalhar em novas idéias que eventualmente seremos capazes de executar. Se ao menos não tivéssemos que gastar tanto para escapar bem de nossa própria gravidade.
