Cilindro di O'Neill

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Una coppia di cilindri di O'Neill

Il cilindro di O'Neill è un progetto di habitat spaziale proposto da Gerard K. O'Neill nel suo libro The High Frontier. O'Neill era un fisico della Princeton University, dove nel 1969 aveva una cattedra di fisica. Nel 1969 decise di far progettare ai suoi studenti delle grosse strutture spaziali. Con sorpresa di tutti diversi progetti utilizzavano materiali ordinari (acciaio e vetro) e potevano fornire grandi aree abitabili. Il risultato di questo sforzo cooperativo venne pubblicato per la prima volta da O'Neill nel 1974 su Physics Today.

Il progetto di riferimento di O'Neill, Island Three ("Isola Tre") consisteva di due cilindri in controrotazione, lunghi 30 km e con un raggio di 3 km. La superficie interna di ogni cilindro era divisa in sei strisce di area uguale che correvano lungo la lunghezza del cilindro, tre erano "finestre", tre erano "terra". Inoltre un anello agricolo esterno, come mostrato nella figura a destra del raggio di 15 km ruotva a velocità diverse per potervi praticare l'agricoltura. Il blocco industriale era localizzato ne centro (dietro il disco satellitare) per poter sfruttare la gravità ridotta nei processi produttivi.

Vista interna che mostra l'alternarsi di strisce di terra e finestre

I cilindri ruotano per fornire una forza di gravità simulata dalla forza centrifuga sulla superficie interna. Esperimenti della NASA su strutture in rotazione indicano che praticamente nessuno soffrirebbe di cinetosi a causa dell'effetto coriolis sui loro orecchi interni. Le persone sarebbero comunque in grado di determinare le direzioni di rotazione griando la testa. A questa scala di dimensioni l'aria all'interno del cilindro e l'acciaio del guscio esterno fornirebbero una protezione adeguata contro i raggi cosmici.

Grandi specchi sono incernierati sul retro di ogni striscia di finestra, il lato non incernierato punta verso il Sole. Gli specchi riflettono la luce solare all'interno dei cilindri attraverso le finestre. La notte viene simulata aprendo le finestre e lasciando che guardino verso lo spazio vuoto, ciò permette anche di irradiare nello spazio il calore. Durante il giorno il solo si muove con il movimento degli specchi, creando una progressione naturale di illuminazione. Comunque la rotazione dell'immagine del sole potrebbe essere osservata. La luce riflessa dagli specchi è polarizzata, il che potrebbe confondere le api.

Orbitando l'effetto giroscopopico dei cilindri ruotanti farebbe puntare naturalmente gli specchi dell'habitat verso il sole. O'Neill e i suoi studenti studiarono accuratamente un metodo per orientare gli habitat. Primo la coppia di habitat può essere fatta ruotare operando i cilindri come volani. Se uno delle due estremità viene ritardata leggermente i due cilindri ruoteranno uno intorno all'altro. Una volta che il piano formato dai due assi di rotazione è perpendicolare (nell'asse di rotazione) all'orbita, allora la coppia di cilindri può essere imbardata per puntare verso il sole, esercitando una foza tra i punti di giunzione orientati verso il Sole farà precedere giroscopicamente entrambi i cilindri e il sistema si imbarderà in una direzione, esercitando la forza nell'altro senso farà imbardare nell'altra direzione.

[modifica] Cilindri di O'Neill nella fantascienza

Nel ciclo di romanzi di Rama di Arthur C. Clarke, gigantesche astronavi aliene simili a cilindri di O'Neill sono esplorati dagli astronauti. Forse poiché progettati per il viaggio interstellare a questi mancano gli specchi e finestre di un cilindro di O'Neill, ma l'illuminazione è fornita da tre strisce che occupano lo spazio delle finestre. Notate che Incontro con Rama venne pubblicato (1973) nel periodo in cui O'Neill stava tenendo le sue lezioni e prima della sua pubblicazione, pertanto si tratta di progetti simili, ma indipendenti.

Nelle cronologie Universal Century, After War e Cosmic Era delle serie di anime di fantascienza Gundam i cilindri di O'Neill sono comuni, specialmente nell'Universal Century dove nove miliardi di persone vivono in queste colonie. Nell'Universal Century i gruppi di colonie sono conosciuti come Side. I progetti delle colonie spaziali sono al momento ritenuti realistici. In caso di bisogno la loro progettazione durevole le può trasformare in un'efficace arma di distruzione di massa se una fazione riuscisse a difenderla abbastanza a lungo da farla rientrare nell'atmosfera.

Nel ciclo dei Canti di Hyperion di Dan Simmons ci sono molti riferimenti a uno sforzo di guerra massiccio tra il genere umano e una sua nuova sottospecie che viaggia nello spazio profondo utilizzando quelli che essenzialmente sono cilindri di O'Neill dotati di motori.

La serie di fantascienza Babylon 5 è incentrata su una stazione spaziale simile a un cilindro di O'Neill (senza finestre). Essendo formata da un singolo cilindro non possiede una sezione in controrotazione (ma la stazione costruita prima di esssa, Babylon 4 lo possedeva).

Nel romanzo Learning the World di Ken MacLeod il lento vascello di viaggio interstellare But the Sky, My Lady! the Sky! è basato su un cilindro di O'Neill con un "linea solare" artificiale (una stella in miniatura estesa lungo un enorme bulbo fluorescente tubolare) che semplicemente viene attivata e disattivata in un ciclo di 24 ore, piuttosto che di affidarsi a finestre. A entrambe le estremità c'è un "cono" che contiente un ponte di comando, sistemi di mantenimento, carburante di scorta e sistemi di produzione e distribuzione dell'energia.

Lo scrittore di fantascienza Alexis A. Gilliland ha proposto un "dragon scale mosaic mirror". Questo consisterebbe di un cono di specchi direzionabili posti intorno a ogni habitat. Potrebbero fornire illumanizione, energia e difendere l'habitat. L'area necessaria al posizionamento degli specchi sarebbe molto più grossa di quella di un cilindro di O'Neill, ma non dovrebbero sopportare lo stress della rotazione insieme agli habitat.

Un cilindro di O'Neill simile a quelli delle serie di Gundam, fornisce l'ambientazione per uno degli stadi del gioco Tekken 5. L'arena consiste di una piattaforma di vetro montata vicino all'asse di uno degli habitat, con i cilindri rotanti sullo sfondo. Lo stadio è chiamato "The Final Frontier" e l'esterno viene visto in una scena di intermezzo. La vista attraverso suggerisce che l'impiano sia molto più vicino alla terra di quanto non è solitamente previsto.

Nella trilogia Alba della notte di Peter F. Hamilton habitat simili a cilindri di O'Neill vengono costruiti in materiale bio-organico. Queste strutture misurano da 7 a 65 km di lunghezza e da 5 a 13 km di diametro, sono senzienti e contengono il codice genetico per creare strutture neurali ghiandole per estrudere materiali simili al corallo e strutture in silicato sul guscio esterno per proteggere l'area interna abitata. Gli habitat ruotano per fornire una "gravità" mediante la forza centrifuga sulla superficie interiore. Questi habitat non possiedono finestre, ma hanno una striscia di luce che corre lungo l'asse.