Cilindro O’Neil: ¿podríamos explorar el espacio en una nave generacional?

cilindro o neil en rotacion

El cilindro O’Neil es un tipo de nave espacial aún ficticia muy usada en ciencia ficción. Se ha utilizado en muchos libros y relatos, y es uno de los pocos diseños capaces de permitir a la humanidad colonizar nuevos sistemas solares. Al menos, en teoría. En la práctica, no se tienen medios. ¿En qué consiste y por qué fue teorizado? Y, más importante, ¿se podrá construir?

¿Qué es un cilindro O’Neil?

Un cilindro O’Neil es un gigantesco hábitat cilíndrico y estanco cuya rotación genera en el interior un sistema de gravedad artificial. Se trata de un tipo de nave, de momento, teórica, capaz de albergar vida de una forma similar a como se hace sobre la superficie del planeta. Con la diferencia de que está flotando en el espacio.

El concepto apareció por primera vez en el libro ‘The High Frontier’ (1977; en español, ‘Ciudades del espacio’) del físico Gerard K. O’Neil. El libro era una hoja de ruta para el programa espacial estadounidense que tenía por objetivo la colonización espacial. En este, proponía tres tipos de diseños:

  • Isla Uno. Diseño basado en la esfera de Bernal, de 1929, consistente en una esfera hueca también en rotación. Fue propuesto por el científico John Desmond Bernal, y mejorado de manera notable con O’Neil.
  • Isla Dos. Esta imitaba a un toro de la Universidad de Stanford (Estados Unidos), otro diseño de 1975 que consiste en un gigantesco toroide en rotación. La película ‘Elysium’ muestra uno. Aquí, O’Neil se limita a exponer las ideas de Stanford.

esfera de bernal toroide de stanford

  • Isla Tres. Un cilindro O’Neil. Formalmente, dos en rotación opuesta, tal y como se observa en la fotografía. Estos cilindros tenían inmensos ventanales y satisfacían mucho mejor algunas de las condiciones espaciales en las que Bernal y Stanford se quedaban cortos.

cilindro o neil original

¿Por qué O’Neil propuso su cilindro?

En 1977 ya era evidente que el ritmo al que la humanidad consumía los recursos del planeta era insostenible. Recordemos que las primeras medidas objetivas al respecto se hicieron en 1970, y ya demostraron que la humanidad consumía más de lo que la Tierra podía renovar. El Club de Roma existía desde dos años antes y en 1972 publicaron el aún vigente informe ‘Los límites al crecimiento’.

O’Neil era un físico muy formado para la época y supo entender que, si la humanidad seguía a ese ritmo, pronto necesitaría contar con un plan B o backup en algún lugar del espacio. Preocupado por el coste ecológico de las actividades humanas, sugirió un hábitat flotante capaz de albergar interacciones ecológicas complejas.

¿Por qué hay gravedad dentro de estas naves?

cilindro o neil en rotación

Si una persona llena un cubo con agua, ata a su asa una cuerda y describe luego un movimiento circular como el que tendría un lanzador de peso, el agua del interior del cubo quedará pegada al fondo. No se caerá ni mojará el suelo.

Aunque el agua no está siendo afectada por una gravedad adicional, sí aparece sobre él la fuerza centrífuga. Esta fuerza ficticia o aparente empuja el agua hacia fuera. De hecho, ‘centrífuga’ significa justo eso, que huye del centro (de rotación).

Si en lugar de un cubo de agua se tiene un cilindro y ese cilindro rota alrededor de su eje principal, entonces todo lo que haya en su superficie interior se pegará a esta. Si el cilindro es grande o rota muy rápido, las paredes interiores del cilindro serán para él su suelo. El mismo cilindro, sin rotación, no generaría gravedad artificial.

dos cilindros en el espacio, uno en rotación y otro sin ella

Si, además, el cilindro O’Neil es un cilindro estanco con atmósfera interior, se da una particularidad interesante. La propia atmósfera rota junto al cilindro y ayuda a transmitir la fuerza gravitatoria a las paredes interiores. Si un cilindro tiene dos estancias, una en rotación y otra sin ella, un astronauta caería desde el centro a la pared interior del cilindro (con una aceleración que aumentaría con la distancia al centro). Mientras que el segundo flotaría.

cilindro o neil mixto repleto de aire

¿Es posible construir una nave similar?

El cilindro O’Neil, la esfera de Bernal y el toro de Stanford, todo naves gigantescas cuya rotación genera gravedad en su interior, son ideas fantásticas no viables con el nivel tecnológico de la humanidad en estos momentos. No son imposibles en su aspecto físico, pero sí están fuera del alcance de este siglo. Falta energía.

El mayor reto para la construcción de un hábitat espacial de estas dimensiones es la enorme cantidad de materia que hay que subir desde la Tierra o minar en el cinturón de asteroides. Cualquiera de estas dos posibilidades ya queda fuera de la ingeniería del siglo XXI por su coste energético.

Para que los cilindros O’Neil sean de utilidad, en su interior han de poder cultivarse grandes volúmenes de todo tipo de plantas. El grueso del área útil tendría que ser algún tipo de cultivo, ya sea en superficie o mediante apilamiento o huerto vertical y sin suelo. Es decir, aeropónico.

No cabe duda que tecnologías como la agricultura celular y el trabajo con materiales biodegradables y reciclables casi en su totalidad será necesario. Incluso si es posible construir el cilindro, hay preguntas sin resolver. Por ejemplo, ¿de dónde se obtendrá el aire del interior del cilindro?

¿Sería una buena idea construir un cilindro O’Neil?

La mayoría de las naves de la ciencia ficción y todas las que han sido construidas en la realidad son espacios angostos y pequeños. Similares a un submarino y con muy poco espacio para desplazarse o habitar. No son hogares, ni nada que se le parezca. Y, desde luego, no son un entorno óptimo donde criar futuras generaciones.

La falta de gravedad deteriora mucho el cuerpo humano; los ambientes de poco volumen debilitan de forma notable las defensas y los entornos con poco fondo afectan a la vista, entre otros factores de riesgo. De modo que si la humanidad quiere vivir en el espacio, ya sea para construir hábitats allí o para explorar el universo, necesita grandes naves con mucho espacio interior. La esfera, el toroide y el cilindro son formas interesantes para maximizar área y volumen con pocos materiales.

Además, los cilindros O’Neil tienen algunas características interesantes con respecto a los otros dos. Para empezar, su construcción permite una rotación sencilla y poco demandante en cuanto a energía. Cuentan con un área útil muy grande en toda la superficie interior, así como la posibilidad de iluminar todo el cilindro de manera sencilla mediante algún tipo de nervio central. En el libro ‘Cita con Rama’ (1972) aparece este tipo de cilindro. Los extremos del cilindro pueden usarse para bodegas de carga, como se observa en la serie ‘The Expanse’ con la Estación Medina. Y permite la instalación de motores de un modo sencillo y con un tipo de empuje en la dirección de rotación del cilindro.

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Imágenes | NASA/Rick Guidice, NASA/Donald Davis, NASA/Rick Guidice, NASA/AC75-1086-1, NASA/Rick Guidice, Euklidiadas

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