Elysium, o cómo construir una colonia espacial

En la reciente película Elysium el protagonista indiscutible es una gran colonia espacial homónima que sirve de hogar para una élite rica y poderosa que controla los designios de la humanidad. Dejando a un lado la crítica social, tenemos a miles de seres humanos viviendo a todo lujo en el espacio como dioses de la antigüedad. ¿Es posible algo así? Y en caso afirmativo, ¿cómo podemos hacerlo realidad?

Colonia espacial Elysium.

De entrada debemos dejar clara la diferencia entre colonia o hábitat espacial y estación espacial a secas. Una estación espacial no deja de ser un simple vehículo en el que solamente pueden vivir unas pocas personas, decenas o centenares como mucho. Una colonia espacial es sin embargo un mundo autosuficiente en miniatura capaz de soportar una población de miles o decenas de miles de seres humanos de todas las edades. Una estación espacial está al alcance de nuestra tecnología actual. De hecho, ahora mismo tenemos no una, sino dos estaciones espaciales en órbita (la ISS y la Tiangong 1). Una colonia espacial es por ahora algo con lo que sólo podemos soñar. La diferencia debería ser obvia, pero por extraños motivos ambos conceptos suelen confundirse a menudo.

Interior de Elysium.

Bien, ¿pero qué hay de Elysium? Hasta donde yo sé, esta película es la primera en la que aparece en detalle una colonia espacial toroidal. Y no una cualquiera, ya que se trata de un Toro de Stanford -no ese toro, sino éste-, del que hablaremos en detalle más adelante. La idea es muy simple: hacemos girar una colonia con forma de rosquilla para generar gravedad artificial gracias a la fuerza centrífuga de tal forma que los astronautas no tengan que estar flotando por ahí. Este concepto no es nada nuevo y como veremos ya fue sugerido en los años veinte por Herman Potočnik para su empleo en estaciones -no colonias- espaciales (la estación espacial de 2001: Odisea en el espacio emplea este diseño).

El problema con Elysium es que se trata de una colonia espacial realmente grande. Nada más y nada menos que un toro de 60 kilómetros de diámetro y dos de ancho. Y, aunque suene a chiste, en la película la colonia no está cerrada y su atmósfera queda expuesta al vacío, lo que resulta genial para que las naves procedentes de la Tierra puedan aterrizar en el jardín de tu casa, pero que no es tan buena idea si lo quieres es respirar. La fuerza centrífuga podría mantener una atmósfera en Elysium si las paredes laterales de la colonia fuesen muchísimo más altas (en la película parece que no superan el kilómetro de altura), o si en vez de 1 g la colonia estuviese sometida a una aceleración incompatible con la vida, o si la temperatura del aire estuviese cercana al cero absoluto, o si… bueno, creo que pillan la idea. Algo me dice que los diseñadores gráficos de la película han jugado demasiado a juegos del tipo Halo en los que aparece una megaestructura de ciencia ficción similar al Mundo Anillo de Larry Niven (por ahora fuera del alcance de nuestra tecnología). Para justificar este desaguisado, el director Neill Blomkamp ha declarado que la colonia usa unos ‘sprays atmosféricos’ para mantener la atmósfera en su sitio, aunque bien podría haber dicho que era cuestión de ‘escudos de fuerza’ o algún otro comodín de la ciencia ficción.

Elysium.

Para más inri, en algunas escenas el cielo de Elysium aparece azul, pero dudo mucho que una columna de aire de un kilómetro de altura sea suficiente para crear la dispersión de Rayleigh requerida para dar un tono celeste a la atmósfera (aunque todo depende de la densidad. Que alguien haga los cálculos, por favor). En cualquier caso, quitar el ‘techo’ de la colonia es una mala idea de cara a proteger a la población contra la radiación y los micrometeoritos por motivos más que obvios. Para terminar de rematar la confusión con Elysium, no queda claro cómo se ilumina la colonia. Puesto que sólo la cara interior del toro es habitable, necesitamos forzosamente espejos para iluminar esta sección del hábitat, a no ser que queramos pagar una fortuna en la factura de la luz. ¿Algo más? Ah, sí, se me olvidaba. De las imágenes de la película podemos inferir que Elysium gira alrededor de la Tierra en una órbita de unos tres mil kilómetros de altura, lo que la situaría justo en medio de los cinturones interiores de radiación de la Tierra. Quizás la medicina milagrosa de la que disponen los habitantes de la colonia les permita curar los daños creados por los cinturones de Van Allen en un periquete. Vaya usted a saber.

Vale, está claro que Elysium no es un buen modelo de colonia espacial, lo que ciertamente es una pena y hace que lloremos por esta oportunidad perdida. Es demasiado grande y no está cubierta. Pero, ¿se puede construir algo parecido? Como vimos más arriba, el concepto de estación espacial toroidal con gravedad artificial es muy antiguo. El pionero de la cosmonáutica Konstantín Tsiolkovsky ya sugirió en 1895 -aunque sus ideas serían publicadas en 1903- que la rotación de una nave espacial podría ser usada para crear gravedad artificial. Ni corto ni perezoso, Tsiolkovski también pensó en dotar a las estaciones espaciales de invernaderos para hacerlas autosuficientes.

La primera estación toroidal aparece en 1928, cuando Herman Potočnik publica su obra Das Problem der Befahrung des Weltraums. Der Raketen-Motor (‘El problema del viaje espacial. El motor cohete’) bajo el pseudónimo de Hermann Noordung. Potočnik concibió una estación espacial anular o Wohnrad (‘rueda vivienda’ en alemán) de treinta metros de diámetro con espejos para iluminar la cara interior del toro. La idea de Potočnik sería popularizada por otros visionarios alemanes como Hermann Oberth, Wernher von Braun o Willy Ley, aunque habría que esperar a los años 50 para que el concepto se hiciese realmente popular. Precisamente, de esa época son los famosos dibujos de estaciones espaciales toroidales que el artista Chesley Bonestell creó para la serie Man will conquer space soon! de la revista Colliers, tomando como base las ideas de von Braun y Ley. Estos diseños de estaciones espaciales rotatorias quedaron marcados a fuego en el subconsciente colectivo de toda una generación. Cuando unos quince años más tarde Kubrick tuvo que imaginar una gran estación espacial para 2001: Odisea en el espacio no se lo pensó dos veces y le dio una forma toroidal, como no podía ser de otra forma. Pero todo esto son estaciones espaciales, no colonias.

La Wohnrad de Herman Potočnik. Atención a los espejos para iluminar el toro (Wikipedia).

Dibujo de una espacial toroidal soviética de 1950
Estación toroidal de Chesley Bonestell aparecida en Colliers basada en la obra de von Braun.

El primero en pensar a lo grande -y plasmarlo en papel- fue el físico irlandés John D. Bernal, que en 1929 publicó la obra The World, the Flesh and the Devil, donde describió las primeras colonias espaciales. Bernal imaginó que los primeros hábitats espaciales serían gigantescas esferas de 16 kilómetros de diámetro con capacidad para veinte mil o treinta mil personas. Cierto es que no dio muchos detalles, la verdad, pero su idea quedó ahí. Varias décadas después, en 1956, Darrell Romick propuso una extravagante colonia para veinte mil personas. El hábitat de Romick era un extraño cilindro de un kilómetro de largo y trescientos metros de diámetro con una sección en forma de disco localizada en uno de los extremos. El disco tenía quinientos metros de diámetro y con 82 pisos donde habitarían los colonos. Esta colonia debía servir como muelle orbital para construir naves con destino a otros mundos, muy en la línea de las ideas de von Braun.

Estación espacial de Darrell Romick.

Pero si la colonización del espacio fuese una religión, Gerard K. O’Neill sería su único profeta. Este profesor de física de Princeton reinventó el concepto de hábitat espacial y lo popularizó hasta extremos insospechados durante la década de los 70. Hablar de colonias espaciales sin mencionar a O’Neill es como hacer una tortilla sin huevos. O’Neill no sólo impulsó la idea de colonias espaciales, sino que creó una auténtico movimiento social sin fronteras para fomentar la trascendencia de la humanidad y la exploración del espacio. En palabras de O’Neill, las superficies planetarias no son el mejor lugar para una civilización tecnológica. Si la humanidad quiere prosperar, debe vivir en el espacio, allá donde la energía es abundante y gratuita y no hay peligro de contaminar ningún ecosistema. Las colonias espaciales eran la solución al crecimiento depredador de nuestra civilización: en el espacio nuestra especie podría crecer exponencialmente gracias a la energía y recursos ilimitados del Sistema Solar sin temor a destruir nuestro frágil planeta.

Gerard K. O’Neill, el gurú de las colonias espaciales (NASA).

Todo comenzó en 1969 cuando O’Neill ejercía como profesor de física de primer año en la Universidad de Princeton. Atraído por el concepto de estaciones espaciales, empezó a mandar tareas a sus estudiantes para que explorasen la física relacionada con estos asentamientos. Los deberes pronto se convirtieron en grupos de trabajo semipermanentes y al poco O’Neill y sus chicos concibieron los primeros bocetos de colonias modernas tal y como las conocemos hoy en día. Es decir, mundos artificiales autosuficientes con capacidad para miles de personas. A diferencia del veterano diseño Wohnrad de Potočnik, las colonias de O’Neill tenían forma cilíndrica en vez de toroidal, un diseño ya sugerido en 1954 por Hermann Oberth en Menschen im Weltraum (‘Humanos en el espacio’). Y no por casualidad: el cilindro es la forma geométrica que permite obtener la mayor superficie con la misma gravedad artificial para una masa -o superficie- determinada. Cada hábitat sería un enorme tubo que giraría sobre su eje longitudinal, generando así una gravedad artificial similar o ligeramente inferior a la terrestre. La superficie interna del cilindro estaría cubierta por ríos, montañas y campos de cultivo. O ciudades y desiertos, ya puestos. Cualquier combinación era posible. Los colonos vivirían en pequeñas comunidades repartidas por un paisaje bucólico esculpido a golpe de imaginación. Cada cilindro estaría dividido en tres secciones longitudinales habitables apodadas ‘valles’ intercaladas con tres gigantescas ‘ventanas’ -‘solars’- para la iluminación. Tres enormes espejos fijados a la base de la estructura servirían para canalizar la luz solar a través de las ventanas y simular el ciclo día-noche. Las nubes se deslizarían por la superficie a unos 1300 metros de altura en una atmósfera con una presión inferior a la terrestre compuesta principalmente por oxígeno (resulta demasiado caro llevar miles de toneladas de nitrógeno desde la Tierra). La comida se generaría en 72 pequeños cilindros independientes situados alrededor del hábitat principal, donde estarían situadas las zonas agrícolas y las granjas. Cada uno de estos pequeños cilindro estaría dotado de un espejo propio que garantizaría una iluminación constante para los cultivos.

Diseño básico de un Cilindro de O’Neill, la colonia espacial por antonomasia (Don Davis/NASA).
Dos cilindros O’Neill acoplados para neutralizar su momento angular. Se aprecian los pequeños cilindros granjas a su alrededor y el sistema de espejos (NASA/Don Davis).
Vista del interior de uno de los cilindros (NASA/Don Davis).

¿Y los micrometeoritos? De acuerdo con los cálculos de O’Neill, no serían un problema. La colonia sería tan grande que incluso si uno de ellos lograba perforar uno de los múltiples paneles que forman las ventanas el aire tardaría más de trescientos años en escapar. Tiempo más que suficiente para buscar algún repuesto y arreglarlo. El diseño básico del Cilindro de O’Neill, como sería conocido este tipo de colonia, preveía la construcción de hábitats en parejas, cada uno con un sentido de rotación opuesto. De esta forma se cancelaría el momento angular total del sistema, permitiendo maniobrarlo fácilmente para que estuviese orientado continuamente al Sol. De no ser así, el eje de la colonia se desplazaría aproximadamente 1º al día con respecto al astro rey. Puesto que una colonia espacial es un enorme giróscopo, moverla para que apuntase al Sol continuamente era el principal desafío del diseño de O’Neill.

Partes del cilindro de O’Neill (Physics Today/Gerard K. O’Neill).

Los millones de toneladas requeridos para la construcción de estos monstruos no procederían de la Tierra, sino de la Luna. Su pozo gravitatorio es muy inferior al de nuestro planeta, por lo que resulta mucho más sencillo trasladar los materiales desde nuestro satélite que desde la Tierra. Las misiones Apolo acababan de descubrir que el regolito lunar contenía grandes cantidades de oxígeno y metales- aluminio, magnesio y titanio principalmente- que estaban esperando a ser recolectadas. Un acelerador lineal de masas -una especie de acelerador de partículas a lo bestia- sería el encargado de trasladar los millones de toneladas de material hasta el punto de Lagrange L5 del sistema Tierra-Luna (situado en la órbita lunar 60º por delante de nuestro satélite), el lugar elegido para la construcción de la colonia. Desde L5 -o L4- se podría acceder fácilmente a la órbita geoestacionaria o lunar con un coste energético mínimo. Gracias a los materiales lunares, la colonia sólo tendría que importar de la Tierra hidrógeno -como combustible y para crear agua junto al oxígeno lunar-, nitrógeno -como fertilizante y para la atmósfera- y carbono. Con el tiempo se esperaba que la colonia pudiese adquirir estos elementos en los asteroides cercanos, eliminando así cualquier dependencia de la Tierra en cuanto a materiales.

Presupuesto energético para moverse desde L5 o L4 (NASA).

O’Neill concibió tres tipos de hábitat según el tamaño, posteriormente denominados ‘islas’. Isla 1, la más pequeña y la primera en construirse, sería un cilindro de un kilómetro de longitud y doscientos metros de diámetro, con una población de diez mil personas. Isla 2 tendría unas dimensiones de 3,2 kilómetros por 640 metros y en su interior podrían vivir hasta cien mil personas. Isla 3 sería un enorme cilindro de 10 x 2 kilómetros con un millón de almas, mientras que Isla 4 mediría 32 x 6,4 kilómetros y podría dar cabida hasta veinte millones de colonos. Isla 4 era la colonia más grande que podría construirse usando tecnología, digamos, ‘normal’. Los habitantes de las colonias viajarían desde la órbita baja hasta L5 en naves diseñadas específicamente para esta tarea.

Otra vista del interior del cilindro (NASA/Don Davis).

Diseño de la Robert Goddard, una nave para transportar colonos hasta L5 propulsada por un acelerador lineal que recuerda mucho a la Discovery de 2001 (Don Davis).

Después de pasar cinco años madurando su concepto de colonia espacial, en septiembre de 1974 O’Neill publicó en Physics Today el artículo Colonization of Space, el primer documento técnico que abordaba los desafíos técnicos de los hábitats espaciales. Ciertamente, O’Neill no inventó el concepto de colonia espacial cilíndrica, ya que muchos ingenieros y escritores de ciencia ficción habían jugado con la idea previamente. De hecho, Arthur C. Clarke publicó su famosa novela Cita con Rama en 1972, dos años antes de que O’Neill escribiese su artículo (el protagonista de la obra de Clarke es Rama, una nave interestelar alienígena que es al mismo tiempo un hábitat cilíndrico). No obstante, O’Neill detalló el concepto hasta niveles sin precedentes, estudiando no sólo los problemas técnicos más importantes, sino también los aspectos ecológicos y culturales. Una de las críticas más habituales a los cilindros de O’Neill era el enorme tamaño que debían tener los espejos para la iluminación. Diseños alternativos del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) demostraron que era posible iluminar el interior de un hábitat cilíndrico con ventanas de menor tamaño (‘hábitats girasol’), aunque a cambio de introducir espejos más grandes (que, por otro lado, podían ser fijos).

Diseños de hábitats del MIT con distintas soluciones para la iluminación de hábitats cilíndricos. En el segundo caso el hábitat sólo tiene una ventana frontal (Don Davis).

A mediados de los años 70 las colonias espaciales estaban en boca de todo el mundo. El programa Apolo no había sido más que un pequeño aperitivo. Ahora venía lo realmente interesante. En verano de 1975 el centro Ames de la NASA y la Universidad de Stanford organizaron conjuntamente un simposio conocido como el 1975 Summer Study. Durante diez semanas, docenas de expertos de todas las áreas del conocimiento se reunieron para discutir la viabilidad tecnológica de las colonias espaciales bajo la dirección técnica del propio Gerard O’Neill. Para sorpresa de todos, los cálculos preliminares de O’Neill resultaron ser básicamente correctos y no existía ningún impedimento serio para la construcción de hábitats espaciales. Suponiendo claro está que uno tuviese a su disposición millones de toneladas de material lunar y un presupuesto casi ilimitado. En fin, detalles sin importancia. El Summer Study de 1975 detectó varios puntos débiles en los modelos de colonia de O’Neill, siendo el más importante de ellos la falta de una protección adecuada contra la radiación. Para subsanarlo, los expertos de la NASA recomendaron aumentar la masa de las colonias considerablemente, una masa extra que serviría como escudo contra la radiación.

El Summer Study analizó las posibles geometrías que podría tener un hábitat espacial. Puesto que una condición necesaria es que la colonia gire para poder tener gravedad artificial, los hábitats deben ser simétricos con respecto a un eje de rotación como mínimo, lo que limita las posibles formas a la esfera, el toro, la mancuerna y el cilindro (o una combinación de varias de ellas). Por lo tanto, no es de extrañar que todas -con la excepción de la mancuerna- hayan sido propuestas para los diseños de hábitats espaciales.

Posibles formas para hábitats espaciales (NASA).

Fruto del Summer Study surgió el famoso concepto de Toro de Stanford en el que Elysium está basado. Básicamente, una versión supervitaminada de la clásica estación en rueda de Potočnik que, a diferencia del Cilindro de O’Neill, permitía aprovechar el volumen presurizado al máximo. Este diseño también eliminaba la necesidad de orientar continuamente la colonia hacia el Sol (bastaba sólo con mover el espejo principal), otro talón de Aquiles del los hábitats de O’Neill. Allan Russell, junto a una decena de participantes del Summer Study, fue el padre del diseño del Toro, un concepto que nunca gozó del favor de O’Neill. El Toro de Stanford era una colonia con un diámetro de 1795 metros dotada de un tubo presurizado de 130 metros de diámetro. El hábitat tendría una población de diez mil personas y giraría una vez por minuto para garantizar una aceleración de 1 g (los cilindros de O’Neill debían girar a unas 3 rpm). El tamaño de la colonia era un compromiso entre una velocidad de rotación no demasiado elevada (lo que aumentaría el efecto desagradable de las fuerzas de Coriolis) y una masa total razonable. Este límite de 1 rpm había sido establecido gracias a los cálculos de Larry Winkler, del MIT. La estructura toroidal estaba unida al eje por seis radios de quince metros de diámetro dotados de ascensores. La parte central del hábitat incluía los puertos de atraque para naves espaciales, que no tendrían que igualar sus velocidades con el exterior giratorio para acoplarse. En medio del toro habría una zona destinada a los deportes en gravedad cero y al vuelo libre.



Toro de Stanford. Arriba, el espejo principal (NASA).


Partes del toro (NASA).
Sección del toro (NASA).
Áreas de vivienda y agrícolas (NASA).

La iluminación, ese tema que Elysium pasa por alto, estaría garantizada gracias a un gran espejo circular situado sobre la colonia. El espejo formaría un ángulo de 45º con respecto al plano del toro y reflejaría la luz del sol hacia otro conjunto de espejos situados alrededor del eje, los cuales conducirían a su vez la luz hacia la sección presurizada. Moviendo este segundo conjunto de espejos se conseguiría simular los ciclos de día y noche. Esta zona estaría cubierta por un techo acristalado formado por varios espejos que filtrarían la radiación ultravioleta y evitarían que la luz solar incidiese directamente sobre la colonia gracias a un ingenioso diseño. El volumen presurizado del toro no sería suficiente para que la colonia tuviese nubes o lluvia, por lo que unos aspersores convenientemente localizados en el techo simularían el rocío y las precipitaciones si hiciera falta. En cuanto a la seguridad, si un meteoroide perforase el toro y crease un agujero de un metro de diámetro, la presión atmosférica tardaría diez horas en alcanzar la mitad del valor original.

Interior del Toro de Stanford. Estas ilustraciones presentan una colonia ideal con una densidad de población muy baja comparada con las ilustraciones más realistas del Summer Study (NASA/Don Davis).
Otra disposición alternativa del Toro de Stanford con mayor densidad de población (NASA/Don Davis).
Construcción del Toro (NASA).
Detalle del sistema de espejos para la parte acristalada del Toro de Stanford (NASA).

El estudio de la NASA determinó que sólo serían necesarias 63 hectáreas de suelo cultivable para generar los alimentos de la colonia. No obstante, la estructura social sería más cercana a la de un kibbutz israelí que a la elitista sociedad que aparece en Elysium. Los colonos vivirían en modestos apartamentos individuales situados en terrazas para aprovechar al máximo el espacio interior. Las ventanas y paredes serían sólo necesarias para garantizar la privacidad, ya que el clima no sería un problema. En el interior de las casas abundarían los muebles y los objetos de metal o cerámica fabricados a partir del regolito lunar, pero a cambio escasearían los elementos de plástico o madera, que deberían ser importados desde la Tierra (las telas y el vidrio se podrían obtener a partir de la sílice lunar). Dentro de la colonia el reciclaje de basuras y materias primas no sería una simple opción vital, sino que se convertiría en un asunto de vida o muerte. La colonia requeriría una masa de diez millones de toneladas para ser construida, incluyendo una estructura metálica principal de 2,1 centímetros de grosor como mínimo con una masa total de 156000 toneladas. Para las ventanas de la parte interior se requerirían 48000 toneladas de cristal con un espesor de 2,8 centímetros. La parte superior de la sección presurizada contendría las viviendas, parques y zonas de agrícolas, mientras que la sección inferior estaría destinada a la maquinaria requerida para hacer funcionar toda la colonia. El escudo antirradiación de regolito lunar estaría situado a pocos metros del toro presurizado. Al ser estático, la presencia del escudo hacía posible un fallo catastrófico de la estructura en caso de choque con la sección giratoria. Curiosamente, la mayor parte de dibujos del Toro no reflejan este escudo estático de escoria lunar, más que nada porque fue añadido a última hora cuando los autores del Summer Study se dieron cuenta de la importancia de la radiación.

Tráfico para una colonia en L5 (NASA).
Composición del regolito lunar, el material elegido para las colonias (NASA).
Cálculo de masas del Toro de Stanford (NASA).

En 1977 la NASA realizó el segundo y último estudio sobre hábitats espaciales en el que también participó O’Neill. A raíz del mismo se hizo popular un nuevo diseño para los hábitats espaciales, denominado ‘esfera de Bernal’, basado en el concepto de John Bernal que mencionamos más arriba. En realidad, este diseño había nacido en 1975 cuando Larry Winkler, por entonces un estudiante universitario del MIT, trabajó con O’Neill para mejorar el diseño de sus cilindros y limitar su velocidad angular. Como resultado, O’Neill propuso su diseño de cilindro ‘tipo Girasol’, más rechoncho que los originales, basados en los estudios de iluminación del MIT. Sería este concepto el que O’Neill defendería ante el Congreso de los EEUU (y que se suele confundir con la Esfera de Bernal). El hábitat girasol evolucionaría hasta convertirse en la famosa Esfera de Bernal del Summer Study.

Hábitat cilíndrico de tipo Girasol de O’Neill.

Puesto que la esfera es el sólido que posee una menor superficie para un volumen dado, se decidió emplear una esfera en vez de un cilindro o un toro para el hábitat central con la excusa de ahorrar masa. Y eso a pesar de no ser la forma óptima desde el punto de vista de la comodidad de los colonos, para los cuales la zona habitable parecería ser un enorme valle en pendiente. Por culpa de la forma esférica, la gravedad disminuiría constantemente al alejarnos del ecuador de la colonia. Una excursión al eje ingrávido requeriría que los colonos trepasen una pendiente cada vez más empinada, lo que sería compensado por el descenso de la ‘aceleración gravitatoria’. Por este motivo, los colonos vivirían en la sección esférica cercana al ecuador, mientras que las ‘regiones polares’ -con poca gravedad y sometidas a fuertes fuerzas de Coriolis- estarían ocupadas por las dos grandes ventanas de iluminación y zonas agrícolas. Mantener a los habitantes protegidos de la radiación se convirtió en una prioridad, de ahí que las ventanas estuviesen dispuestas de tal forma que estaban protegidas de la radiación y los micrometeoritos. Un conjunto de espejos exteriores colocados ingeniosamente iluminarían el interior de la esfera a través de los dos ventanales. La zona agrícola estaría dispuesta en una sucesión de pequeños toros colocados delante y detrás de la esfera principal. Al igual que con los cilindros, O’Neill imaginó toda una serie de ‘islas’ de Bernal en función de su tamaño.

Esfera de Bernal ‘Isla Uno’. Se aprecian los espejos para llevar la luz al interior del hábitat (NASA).
Partes de la esfera de Bernal (arriba), sin espejos. Abajo, sistema de iluminación (NASA/Don Davis).
Interior de la Esfera de Bernal (NASA).
Zona de granjas de la Esfera de Bernal (NASA/Don Davis).
Escala de la Esfera de Bernal ‘Isla Uno’ comparada con el Hindenburg, el Empire State Building o la gran pirámide de Giza (NASA/Don Davis).



Dibujos alternativos del interior de la Esfera de Bernal.

Las ideas de O’Neill se hicieron tan populares que en 1975 se creó la L-5 Society, una agrupación de aficionados destinada a popularizar el concepto de colonias espaciales. En 1977 nacería el Space Studies Institute, otra organización similar -puede que un poco mas ‘seria’- fundada por el propio O’Neill y su esposa. Ese mismo año, O’Neill publicó The High Frontier, una obra que pronto se convertiría en la Biblia de los partidarios de las ciudades espaciales. Ilustrado por el famoso artista Don Davis -seguro que les sonará de Cosmos-, The High Frontier es un delicioso ensayo con toques de novela de ciencia ficción que desborda optimismo en el futuro de la humanidad y una fe sin igual en la tecnología. Vamos, el tipo de libro que sería imposible encontrar hoy en día. El interés en las colonias espaciales alcanzó su zenit a finales de los años 70 gracias a la combinación del entusiasmo depositado en el programa espacial tripulado tras las misiones Apolo y la esperanza en que las estaciones geoestacionarias de energía solar (SPS) se convirtiesen en la salvación energética de la humanidad en plena crisis del petróleo. De hecho, la principal justificación para la existencia de las colonias espaciales era precisamente servir de factorías para estas gigantescas estaciones de energía solar que permitirían un crecimiento sostenido de nuestra civilización (¡energía limpia para todos!).

La construcción de estaciones geoestacionarias de energía solar (SPS) sería la principal ocupación de las colonias espaciales (NASA).

En los años 80 la realidad le dio una bofetada a los ambiciosos planes de colonias espaciales de la década anterior. Pasada la crisis del petróleo, los políticos perdieron el interés en las estaciones SPS -si es que alguna vez tuvieron alguno-, con lo que desapareció la principal justificación para la construcción de hábitats espaciales. Por otro lado, los sueños de un acceso barato al espacio -fundamentales para la construcción de la colonia- se volatilizaron sobre el cielo de Florida en 1986 junto con el transbordador Challenger. Desde entonces el estudio sobre colonias espaciales ha avanzado muy lentamente, principalmente porque poco más se puede añadir al trabajo teórico realizado hace cuatro décadas.

En los últimos años hemos podido ver conceptos novedosos que intentan reducir los problemas inherentes a los tres diseños clásicos de hábitats espaciales (Cilindro de O’Neill, Toro de Stanford y Esfera de Bernal). Quizás más el llamativo, con el permiso del Lewis One de la NASA, es Kalpana One, un hábitat cilíndrico para tres mil personas que es una especie de híbrido entre el Cilindro de O’Neill y el Toro de Stanford. Con un radio de 250 metros y una longitud de 350 metros, Kalpana One intenta solucionar el principal inconveniente de los hábitats rotatorios, que es la tendencia a la precesión del eje principal de rotación de la colonia. Esto explica la forma de cilindro achatado (lo que aumenta su momento de inercia) elegido para Kalpana One. Además, la colonia dispone de varios contrapesos localizados en los extremos de un cable como sistema activo de control de la precesión. El tamaño de Kalpana One es el mínimo necesario para crear una gravedad similar a la terrestre girando a no más de dos revoluciones por minuto (y mantener así las fuerzas de Coriolis bajo control). La masa del hábitat sería de quince millones de toneladas, la mayoría de ellas regolito lunar para proteger a los habitantes de la radiación.

Los tres tipos de colonia espacial ‘clásicos’.
Colonia espacial Kalpana One. Abajo, el interior (spacehabs.com).

Entonces, y respondiendo a la pregunta inicial, ¿podemos construir algo como Elysium? Si has leído hasta aquí, es evidente que la respuesta es afirmativa. Efectivamente, no existe ningún obstáculo tecnológico de primer orden que nos impida vivir en el cielo como semidioses. Eso sí, resulta igual de evidente que por ahora no tenemos ni la motivación ni los recursos necesarios para hacerlo. Aún es pronto para saber si O’Neill estaba en lo cierto cuando afirmaba que el futuro de la humanidad no está en los pozos gravitatorios de los planetas. Es posible que el concepto de colonia espacial sea simplemente demasiado ambicioso para nuestra civilización y nunca se haga realidad. O quizás O’Neill tenga razón después de todo y dentro de unas pocas décadas seremos capaces de volar libremente en gravedad cero cerca del eje de un hábitat espacial mientras contemplamos un paisaje bucólico alrededor nuestro. Esperemos que sea lo segundo.

Los aviones de propulsión humana podrían ser viables cerca del eje de un hábitat espacial. Mola, ¿no? (NASA/Don Davis).

Referencias:
http://www.saintannsny.org/depart/computer/classes/spacol/articles/sp-413(1975_nasa+oneill.pdf
http://io9.com/the-space-city-that-could-have-been-if-not-for-wernher-453679001
http://settlement.arc.nasa.gov/75SummerStudy/Table_of_Contents1.html
http://www.askmar.com/Massdrivers/1974-9%20Space%20Colonization.pdf
http://settlement.arc.nasa.gov/75SummerStudy/Table_of_Contents1.html
http://settlement.arc.nasa.gov/spaceres/index.html
http://www.zyvex.com/nanotech/nano4/mckendreePaper.html
http://www.spacearchitect.org/pubs/AIAA-2010-6133.pdf
http://settlement.arc.nasa.gov/LewisOne/lewisOne.html
http://alglobus.net/NASAwork/papers/NSS2006KalpanaOne.pdf
http://alglobus.net/NASAwork/papers/2007KalpanaOne.pdf
http://settlement.arc.nasa.gov/LewisOne/lewisOnePaper.pdf
http://ssi.org/
http://www.nss.org/settlement/nasa/Contest/Results/2006/Vademecum.pdf



106 Comentarios

  1. El artículo es estupendo, por supuesto y se nota que el autor conoce el tema. El tema científico, al menos. Pero no acabo de entender la ignorancia de lo que es un género como la ciencia-ficción. Me resulta incomprensible. Los autores de ciencia-ficción son perfectamente conscientes de sus excesos. Si no los hicieran no estarían escribiendo ciencia-ficción, escribirían otra cosa. La ciencia-ficción se basa precisamente en esos comodines que permiten contar una historia sin estar sujetos a los límites que la realidad de los conocimientos actuales nos impone. Lo que hay que valorar no es su exactitud científica, ya que para empezar esta está constantemente actualizándose, sino el empleo en si de esos comodines y si cumplen dignamente su función para desarrollar la historia que se desea contar.
    Quiero pensar que los que han ido a ver Elysium se han enterado de la metáfora que quería representar, en lugar de pensar si las paredes de la estación o colonia espacial son lo suficientemente grandes.

    1. Corrigo algunos puntos de mi comentario, y añado algunas cosas. Muchos escritores de ciencia-ficción son divulgadores científicos, o trabajan como tales (Carl Sagan, Gregory Benford, Larry Niven o I. Asimov, por ejemplo). Quiero decir que saben cuando están escribiendo una cosa y cuando otra. Si escriben ciencia-ficción saben que muchas de las cosas que escriben, no son posibles actualmente, pero, son probables en un futuro indeterminado.
      En cuanto a valorar una obra de ciencia-ficción, la exactitud cientíifica si es valorable, no me he expresado bien. Pero no es el único factor a tener en cuenta. Las concesiones científicas hay que detectarlas y comprender antes que realizar una valoración, el signifcado de su utilización en la obra.
      Saludos y gracias

    2. Hola Lino. Soy un ávido consumidor de ciencia ficción y soy plenamente consciente de la diferencia entre realidad y ficción. Ahora bien, los criterios para calificar una obra de arte como es el caso de un libro son plenamente subjetivos. Lo que a ti te parece superfluo a mí puede parecerme importante, y al revés. Me hace gracia ese aire de superioridad moral a la hora de negar la importancia de ciertos criterios de crítica subjetiva para a renglón siguiente intentar imponer al interlocutor los suyos propios. No pasa nada por estar en desacuerdo, pero por favor, no me juzgues con tu marco de coordenadas estético. Y una cosa más: la ciencia ficción no lo admite todo. Esa es la diferencia entre este género y la fantasía. Ni Benford y Niven habrían consentido en sus obras errores de bulto tan grandes como los que aparecen en Elysium (lo cual no es óbice para que te pueda gustar mucho -o poco- como película).

      Por otro lado, Elysium no era más que una excusa para hablar de colonias espaciales 😉

  2. Con todos mis respetos, no veo donde he intentado imponer mis criterios subejtivos. Por favor, no me acuses de algo que es justo lo contrario de lo que intento.
    Esto es, no caer en calificativos como, cito textualmente, “desaguisado”, procurando entender objetivamente antes las razones de las “discordancias científicas” (no creo que se deba de hablar de errores). En este caso, ya que concretamos, era necesario que las naves pudieran aterrizar en la colonia de una determinada manera. Por lo demás, estoy de acuerdo en que la ciencia-ficción no lo admite todo, pero si nos ponemos a establecer límites en seguida nos daremos cuenta de que estos son muy flexibles. La última palabra la tienen autores y espectadores.
    Ni la ci-fi ni la fantasía lo “admiten todo”, esto es una obviedad. Si fuera así ni tan siquiera hubieran puesto las paredes laterales.

    1. Es muy fácil. En tu primer comentario:

      “Pero no acabo de entender la ignorancia de lo que es un género como la ciencia-ficción. Me resulta incomprensible.”

      “Lo que hay que valorar no es su exactitud científica, ya que para empezar esta está constantemente actualizándose, sino el empleo en si de esos comodines y si cumplen dignamente su función para desarrollar la historia que se desea contar.”

      En la primera frase dices que soy un ignorante sobre ciencia ficción (empezamos fuerte). En la segunda te permites indicarme qué es lo que debo valorar y qué no. ¿No me estás imponiendo tus criterios? Pues vale. Si yo quisiera valorar una obra de ciencia ficción exclusivamente por su exactitud científica, estaría en todo mi derecho. Y de hecho es un criterio fundamental a la hora de evaluar obras de tipo hard. Otra cosa es que a ti te parezca bien, mejor o peor.

      Tu opinión me parece muy válida, pero el objetivo del post era introducir el tema de las colonias espaciales usando como excusa Elysium. Mucha gente desconoce qué grado de realidad hay tras estos conceptos. Explicándolo se pueden divulgar conceptos científicos ciertamente interesantes para muchas personas. Ese y no otro era el objetivo de la entrada.

      Saludos.

  3. Que yo observe ignorancia en un género no es imponer ningún criterio. Entiendo que moleste, pero más me sorprende a mi de alguien que obviamente tiene capacidad de sobra.

    Ya he corregido mi comentario posterior, y he añadido que no es el único criterio a valorar. Si tu dices que valoras una obra como te apetece, pues comento que me parece muy subjetivo y parcial. Sigo sin imponer nada, tan sólo digo lo que pienso, y siento que moleste, pero es lo que defiendo porque me parece más correcto, objetivamente.

    El problema es primero encasillar una obra dentro de unos margenes, para luego criticar que se sale de ella. Precisamente tal vez no sea hard. Esta película es un blockbuster de Hollywood, que dentro de este tipo de películas de simple entretenimiento, es de las más decentes. Pero no creo que sea Hard. A partir de ahí nos equivocamos cuando únicamente valoramos su exactitud científica, ignorando el resto de factores. Esto está sencillamente equivocado. Y eso es lo que quiero señalar, sin imponer nada. Ya cada uno puede pensar, equivocarse, y lo que quiera.

    Y ahora disculpame si acabo aquí la conversación por mi parte, este asunto, que me he prometido varias veces no volverme a meter, siempre acabo haciendolo y no suele llevar a ninguna parte. Saludos.

    Además, me incomoda enomemente la moderación de comentarios.

  4. Qué artículo tan claro y genial. Explicas perfectamente lo relacionado con los fallos de la película y las colonias espaciales. Llegué aquí buscando información para un trabajo sobre dicho film, y al final acabé enganchada al artículo, lo cual, sobra decir, ha sido un momento realmente agradable. Enhorabuena por tan buen trabajo.

  5. Hola mi opinion es: estaba pensando en lo importante que puede ser esto para la humanidad…por que si la nasa quiere buscar otros planetas parecido ala tierra..no piensan en contruir una olvita que lo puciera en malcha,,ejemplo :la nasa no ha podido construir una nave que pueda llegar ha un planeta fuera de nuestro olvita solo se han inventado satelite para enviarlo ha buscar informacion ha muchos aÑos luz..
    pero si enviaramos una ciudad como estas rotando i desplazandoce como el satelite que envio la naza con informacion de nuestro planeta por si alienigenas o otra especie contacten con nuestro satelite hace muchos aÑos por que no enviar una nabe como esta ya que sabemos que se pueden realizar.donde pondremos y satelite que no conecten con la tierra para ir monitoriando lo que ba ocurriendo y pasa alrededor de la busqueda y que esos satelites tambien sirvan de mapa para volver ala tierra en pocivilidad de volver como pistas y uellas para recresar ala tierra..

  6. No se mucho de física pero tengo una idea. No se podría construir una estación espacial esférica de varios kilómetros de largo con una esfera en el interior de hierro girando al igual que la cubierta y rodeada de lava cubierta de tierra. Igual con un poco de suerte tendríamos hasta gravedad.

  7. Interesante lo que planteas y también preocupante, ya que como mencionas una plataforma como Elysium sería poco financiable, situación que podría propiciar una brecha de clases tan marcada como la que propone la película

  8. La Ciencia Ficción puede darse las licencias que requiera y en ese sentido, Elysium cumple su cometido. Se supone que en la película la tecnología ha alcanzado tal grado de desarrollo, que se puede proteger a una colonia de las radiaciones e inclemencias del espacio exterior de tal manera, que permita la existencia de una atmósfera en toda regla. Igual, a los guionistas de la película se les pudo haber ocurrido la idea presentar una la colonia en forma de disco plano y con un sistema avanzado de gravedad artificial, pero se les agradece enormemente que hayan optado por un modelo realista en términos teóricos; cosa que para mí, resalta la valía del film.

    Sin embargo, es valido el ejercicio que hace el autor del artículo de tomar como referencia a Elysium para explicar un tema ciertamente complejo. En mi caso, disfruté mucho leyéndolo y me pareció que cumplió con su objetivo de instruir a los lectores.

  9. si van a hacer una colonia espacial en primera hay que ver en que trabajaran las personas hay y también que para que la colonia no se tambalee se necesita un sistema de pesas al rededor de esta para que si las personas o materiales estén el el área norte las pesas se muevan a la sur y evitar un equivalente a un sismo de la tierra

Deja un comentario

Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 19 agosto, 2013
Categoría(s): ✓ Astronáutica • Cine • NASA • sondasesp