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Un proyecto de investigación salvaje revela cómo podrían funcionar las futuras ciudades en asteroides

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Un proyecto de investigación salvaje revela cómo podrían funcionar las futuras ciudades en asteroides

En lo que consideran un artículo «extremadamente teórico», los investigadores de la Universidad de Rochester imaginan que cubrir un asteroide con una bolsa de malla flexible hecha de nanofibras de carbono ultraligeras y de alta resistencia es la clave para crear ciudades humanas en el espacio. Crédito: Ilustración de la Universidad de Rochester/Michael Osadciw

Científicos de la Universidad de Rochester muestran cómo los asteroides podrían ser futuros hábitats espaciales viables utilizando principios de física e ingeniería.

El año pasado, Jeff Bezos se lanzó al espacio, mientras que Elon Musk financió vuelos espaciales para una tripulación que no era astronauta. Colaboraciones espaciales entre entidades gubernamentales y privadas, incluida la de Musk espaciox y la de Bezos origen azul, son cada vez más comunes. Sin embargo, con el surgimiento reciente del llamado movimiento «Nuevo espacio», las compañías aeroespaciales están trabajando para desarrollar un acceso al espacio de bajo costo para todos, no solo para los multimillonarios.

Pero para un futuro más allá de la Tierra, los humanos necesitarán lugares para albergar hogares, edificios y otras estructuras para que millones de personas vivan y trabajen.

Hasta ahora, las ciudades espaciales solo existen en la ciencia ficción. Pero, ¿son las ciudades espaciales factibles en la realidad? Y si es así, ¿cómo?

Según una nueva investigación de científicos de la Universidad de Rochester, nuestro futuro puede estar en los asteroides.

En lo que consideran un artículo «extremadamente teórico», los investigadores describen un plan para crear grandes ciudades en asteroides. Publicado en la revista Fronteras en astronomía y ciencia espacialLos científicos incluyen a Adam Frank, profesor de física y astronomía Helen F. y Fred H. Gowen, y Peter Miklavčič, candidato a doctorado en ingeniería mecánica y primer autor del artículo.

“Nuestra revista vive en la frontera de la ciencia y la ciencia ficción”, dice Frank. «Estamos tomando una idea de ciencia ficción que ha sido muy popular recientemente, en programas de televisión como el de Amazon. El grado– y ofrece una nueva forma de usar un asteroide para construir una ciudad en el espacio.

Colonia de doble cilindro

Representación artística de un par de cilindros de O’Neill. Un cilindro de O’Neill (también llamado colonia de O’Neill) es un concepto de asentamiento espacial propuesto por el físico estadounidense Gerard K. O’Neill en su libro de 1976 The High Frontier: Human Colonies in Space. Crédito: Rick Guidice/NASA

Una metrópolis espacial giratoria

en 1972[{» attribute=»»>NASA commissioned physicist Gerard O’Neill to design a space habitat that could feasibly allow humans to live in space. O’Neill and his colleagues worked out a plan for “O’Neill cylinders,” spinning space metropolises consisting of two cylinders rotating in opposite directions, with a rod connecting the cylinders at each end. The cylinders would rotate fast enough to provide artificial gravity on their inner surface but slow enough that people living in them would not experience motion sickness.

“All those flying mountains whirling around the sun might provide a faster, cheaper, and more effective path to space cities.” — Adam Frank

Since then, TV shows and movies including Star Trek and books such as Orson Scott Card’s 1985 novel Ender’s Game have depicted O’Neill cylinder-like habitats populated with human beings. Both Bezos and Musk have referenced O’Neill cylinders in their visions for future space habitats.

However, while O’Neill cylinders offer a solution to space’s lack of gravity, getting the necessary building supplies from Earth to space to create the O’Neill cylinders would be difficult and cost-prohibitive.

A pandemic project

During the COVID-19 pandemic and lockdown, Miklavčič, Frank, and several Rochester students and colleagues—John Siu ’20; Esteban Wright ’22 (PhD); Alex Debrecht ’21 (PhD); Hesam Askari, an assistant professor of mechanical engineering; and Alice Quillen, a professor of physics and astronomy—considered this conundrum of creating cost-effective O’Neill cylinders.

“This project started as just a way for physicists and engineers to blow off steam, set aside worldly stresses for a while, and imagine something crazy,” Miklavčič says.

They soon discovered, however, that they might be onto something: could asteroids be used to create O’Neill cylinders?

A fast, cheap, and effective path

Asteroids are rocky bodies orbiting the sun, leftover from the formation of the solar system approximately 4.6 billion years ago. Scientists estimate there are about 1,000 asteroids larger than one mile across traveling in our solar system.

“All those flying mountains whirling around the sun might provide a faster, cheaper, and more effective path to space cities,” Frank says.

Besides their abundance in the solar system, asteroids have many other advantages for human habitation, including their rock layers, which provide a natural shield against deadly cosmic radiation from the sun.

But asteroids have several major drawbacks, the researchers found: the rock that comprises asteroids is not strong enough to handle getting even one-third of Earth’s gravity from spinning. Once an asteroid was set into rotation, it would merely fracture and break. Moreover, most asteroids are not even solid rock but “rubble piles”—clusters of loose boulders, stones, and sand held together by the weak mutual gravity of space. If the researchers wanted to make space habitats out of these asteroids, they’d have to figure out how to work with rubble piles.

Managing rubble

Miklavčič’s research focuses on granular systems—systems composed of many tiny particles, such as sand or grain. In particular, he studies how these systems respond in environments with low or no gravity; for instance, how space rovers might impact and disperse granular surfaces of planets when they touch down.

“My typical research and this project are on two ends of a spectrum,” Miklavčič says. “I’m normally interested in the grain-level response of granular media, whereas this project was more of a big-picture exercise managing rubble as a large system.”

Miklavčič and his colleagues conducted calculations of forces, materials, and strategies for constructing rotating asteroid settlements and came up with an idea for containing the rubble that would inevitably result from forming an O’Neill cylinder out of an asteroid.

Containing an asteroid

Their solution? A very big, very flexible bag.

The researchers imagine covering an asteroid in a flexible, mesh bag made of ultralight and high-strength carbon nanofibers—tubes made of carbon, each just a few atoms in diameter. The bag would envelope and support the entire spinning mass of the asteroid’s rubble and the habitat within, while also supporting its own weight as it spins.

“A cylindrical containment bag constructed from carbon nanotubes would be extremely light relative to the mass of the asteroid rubble and the habitat, yet strong enough to hold everything together,” Miklavčič says. “Even better, carbon nanotubes are being developed today, with much interest in scaling up their production for use in larger-scale applications.”

The process could theoretically go something like this:

  • The asteroid would be spun to create artificial gravity. This process would inevitably cause the asteroid to break apart.
  • The bits of the asteroid rubble would fling outward, expanding the carbon nanofiber bag enveloping the asteroid.
  • When the bag reached its maximum extent, the carbon nanofibers would snap taut, catching the expanding rubble.
  • As the rubble settled against the bag, it would produce a layer thick enough to shield against radiation for anyone living inside. The spin of the cylinder would induce artificial gravity on the inner surface.

“Based on our calculations, a 300-meter-diameter asteroid just a few football fields across could be expanded into a cylindrical space habitat with about 22 square miles of living area,” Frank says. “That’s roughly the size of Manhattan.”

Just theoretical—for now

Living inside asteroids is still the fancy of science fiction, but Frank and Miklavčič say the physics and mechanics are there to make science fiction a reality.

“Obviously, no one will be building asteroid cities anytime soon, but the technologies required to accomplish this kind of engineering don’t break any laws of physics,” Frank says.

Everything the researchers imagine in their study—from the motors needed to spin up the asteroid, to the carbon-nanofiber bag—are technologies people are currently either using or developing.

“The idea of asteroid cities might seem too distant until you realize that in 1900 no one had ever flown in an airplane, yet right this minute thousands of people are sitting comfortably in chairs as they hurdle at hundreds of miles an hour, miles above the ground,” Frank says. “Space cities might seem like a fantasy now, but history shows that a century or so of technological progress can make impossible things possible.”

Reference: “Habitat Bennu: Design Concepts for Spinning Habitats Constructed From Rubble Pile Near-Earth Asteroids” by Peter M. Miklavčič, John Siu, Esteban Wright, Alex Debrecht, Hesam Askari, Alice C. Quillen and Adam Frank, 3 January 2022, Frontiers in Astronomy and Space Sciences.
DOI: 10.3389/fspas.2021.645363

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Los humanos antiguos fabricaban armas mortales con madera hace 300.000 años, según un estudio: ScienceAlert

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Los humanos antiguos fabricaban armas mortales con madera hace 300.000 años, según un estudio: ScienceAlert

Nuevas y poderosas técnicas de imagen revelan que los humanos ya fabricaban complejas armas de caza a partir de madera hace 300.000 años, rompiendo así el estereotipo de la Edad de Piedra.

Los arqueólogos ya han sospechoso Los seres humanos han utilizado herramientas de madera al menos durante tanto tiempo como las de piedra, pero debido a la naturaleza más frágil de la madera, la mayor parte de la evidencia se ha podrido.

Ahora, utilizando microscopía 3D y escáneres micro-CT para examinar 187 objetos de madera de Schöningen en Alemania, el arqueólogo Dirk Leder de la Oficina Estatal de Patrimonio Cultural de Baja Sajonia y sus colegas han confirmado las sospechas.

«La madera fue una materia prima decisiva para la evolución humana, pero sólo en Schöningen ha sobrevivido desde los tiempos Paleolítico período de tan gran calidad», explicar Thomas Terberger, arqueólogo de la Universidad de Göttingen.

En medio de esta reserva de objetos de madera, la mayor conocida de la época pleistoceno (Hace 2,58 a 11.700 años) había al menos 10 lanzas, siete palos arrojadizos y 35 herramientas domésticas. Todos fueron tallados en maderas conocidas por ser tanto blandas como duras, como abeto, pino y alerce.

Las herramientas mostraron evidencia clara de una técnica de división que antes solo se conocía que era utilizada por humanos modernos, así como signos de tallado, raspado y abrasión.

«La manera tan experta en que se fabricaron las herramientas de madera fue una revelación para nosotros». exclama Annemieke Milks, arqueóloga paleolítica de la Universidad de Reading.

Trabajar la madera hasta el nivel de sofisticación descubierto es un proceso lento que consta de varios pasos y requiere mucha paciencia y previsión. Además, la era de las herramientas coincide con la época en que los neandertales se estaban volviendo dominantes en Europa, superando a otras especies humanas primitivas.

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Técnicas de carpintería utilizadas para objetos de madera en rollo (arriba) y objetos de madera partida (abajo). (Leder et al. PNAS2024)

El sitio de Schöningen también contenía evidencia de hasta 25 animales sacrificados, en su mayoría caballos.

«Resultó que estos pre-Homo sapiens había creado herramientas y armas para la caza mayor», Terberger dicho Franz Lidz en New York Times. «No sólo se comunicaban entre sí para derribar a sus presas, sino que eran lo suficientemente sofisticados como para organizar la matanza y el asado».

Según los investigadores, estas poderosas habilidades de caza probablemente sean mucho más antiguas que los artefactos de madera encontrados en Schöningen. Estas habilidades habrían permitido a los primeros humanos tener acceso a fuentes de alimentos de alta calidad durante generaciones, proporcionando la capacidad para este aumento en el crecimiento del cerebro y las habilidades cognitivas asociadas.

«Igualmente, [hunting] habría asegurado poblaciones sostenibles incluso en las regiones menos favorables de Europa durante el Pleistoceno y habría contribuido a la expansión del área humana en todo el mundo», Leder y su equipo escribe en su diario.

Sorprendentemente, los investigadores también encontraron evidencia de reciclaje. Las herramientas rotas o desafiladas fueron reelaboradas para nuevos propósitos.

«El estudio proporciona información única sobre las técnicas de carpintería del Pleistoceno», afirman los investigadores. concluir.

«Las armas de caza de madera de Schöningen ilustran la interacción entre la complejidad tecnológica, el comportamiento humano y la evolución humana».

Su estudio fue publicado en PNAS.

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Vístete para las estrellas: la nueva era de la moda espacial de SpaceX

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Vístete para las estrellas: la nueva era de la moda espacial de SpaceX

SpaceX no sólo está lanzando cohetes, sino que también está marcando el comienzo de una nueva era de espacio exploración con sus trajes de actividad extravehicular (EVA) de última generación.

Mientras nos encontramos en la cúspide de la primera caminata espacial privada en 2024, profundicemos en los detalles de este revolucionario equipo.

La moda se encuentra con la función en el espacio

Cerrando la brecha entre estilo y practicidad, SpaceX revelado la vestimenta de los astronautas que se embarcan en la histórica misión Polaris Dawn. Atrás quedaron los días de los trajes espaciales voluminosos y engorrosos. El nuevo traje EVA combina un diseño elegante con una funcionalidad avanzada.

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Desmentiendo los mitos sobre los trajes espaciales

La cultura popular a menudo nos engaña con representaciones demasiado simplistas de los trajes espaciales. A diferencia de los cascos tipo «pecera» y los trajes fáciles de usar que se ven en las películas, los trajes espaciales reales son naves espaciales complejas con forma humana. Están equipados con sistemas de propulsión y soporte vital, lo que los hace más parecidos a un equipo de buceo que a una vestimenta informal.

Una rara tormenta solar cautiva a los observadores de estrellas en todo Estados Unidos: '¡QUÉ IMPRESIONANTE!' »

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¿Por qué no conservar el disfraz antiguo?

Los actuales trajes de Actividad Intravehicular (IVA) de SpaceX sirven como protección de emergencia dentro de la cápsula Dragon. Sin embargo, no están diseñados para los rigores de los paseos espaciales. El nuevo traje EVA es una mejora significativa, ya que proporciona mayor movilidad, durabilidad y protección contra las duras condiciones del espacio.

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El traje EVA: una visión general

El traje EVA conserva el elegante diseño del modelo IVA pero introduce nuevos materiales y técnicas de fabricación para mejorar el rendimiento. El traje también es escalable, lo que garantiza un ajuste perfecto para una amplia gama de tipos de cuerpo.

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4 características que distinguen al traje EVA

1. Juntas giratorias: Para una movilidad inigualable bajo presión

2. Sellos y válvulas avanzadas: Proporcionar alta redundancia y seguridad

3. Casco impreso en 3D: Con visor antirreflejo, HUD y cámara

4. Textiles de gestión térmica: Tomado prestado de los cohetes Falcon para una protección extrema

La próxima misión Polaris Dawn pondrá a prueba las capacidades del traje EVA y preparará el escenario para futuras bases lunares y ciudades marcianas.

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Conclusiones clave de Kurt

Está claro que el traje EVA es más que un simple hilo conductor para las estrellas. Con la misión Polaris Dawn en el horizonte, no sólo nos estamos preparando para ver a los astronautas flotar con gracia fuera de su nave espacial. Nos estamos preparando para presenciar un momento crucial en la historia, donde la moda y la función se fusionan en el vacío del espacio, desacreditando mitos arraigados desde hace mucho tiempo y estableciendo nuevos estándares de lo que es posible.

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Mientras SpaceX se prepara para la primera caminata espacial privada con sus innovadores trajes EVA, ¿qué piensa sobre el impacto de estos avances tecnológicos en el futuro de la exploración espacial y la vida humana más allá de la Tierra? Háganos saber escribiéndonos a Cyberguy.com/Contacto.

Para obtener más consejos técnicos y alertas de seguridad, suscríbase a mi boletín informativo gratuito CyberGuy Report visitando Cyberguy.com/Newsletter.

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Boeing repara una pequeña fuga de helio en la nave espacial Starliner

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Boeing repara una pequeña fuga de helio en la nave espacial Starliner
Agrandar / Una vista aérea de la nave espacial Starliner de Boeing y el cohete Atlas V de United Launch Alliance dentro de la Instalación de Integración Vertical de la estación espacial en Cabo Cañaveral, Florida.

Boeing se está tomando unos días más para resolver una pequeña fuga de helio en la nave espacial Starliner que está programada para transportar a dos astronautas de la NASA para un vuelo de prueba a la Estación Espacial Internacional, dijeron funcionarios el martes.

Eso significa que el primer lanzamiento tripulado de la nave espacial Starliner de Boeing, con años de retraso y más de 1.400 millones de dólares por encima del presupuesto, no se llevará a cabo hasta el próximo martes 21 de mayo a las 4 p. m. EDT (8:43 p. m. UTC). El cumplimiento de este cronograma supone que los ingenieros puedan familiarizarse con la fuga de helio. Los funcionarios de Boeing y la NASA, que gestiona el contrato multimillonario de la tripulación comercial del Boeing Starliner, habían previsto previamente el viernes 17 de mayo para el primer lanzamiento de la nave espacial con astronautas a bordo.

El equipo de tierra de Boeing rastreó la fuga hasta una brida de un propulsor en el sistema de control de reacción único del módulo de servicio de la nave espacial.

Hay 28 propulsores del sistema de control de reacción (esencialmente pequeños motores de cohetes) en el módulo de servicio Starliner. En órbita, estos propulsores se utilizan para correcciones menores de trayectoria y para dirigir la nave espacial en la dirección correcta. El módulo de servicio tiene dos juegos de motores más potentes para ajustes orbitales más grandes y maniobras de aborto de lanzamiento.

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El sistema de propulsión de la nave espacial está presurizado con helio, un gas inerte. Los propulsores queman una mezcla tóxica de hidracina y tetróxido de nitrógeno. El helio no es combustible ni tóxico, por lo que una pequeña fuga probablemente no suponga un problema importante de seguridad en tierra, pero el sistema de propulsión debe mantener la presión para que los propulsores funcionen en el espacio.

Hasta ahora, múltiples contratiempos técnicos han impedido que el programa Starliner de Boeing llegue a este punto. Esos contratiempos incluyeron una fuga de combustible en un banco de pruebas, fallas de software durante el primer vuelo de prueba no tripulado de Starliner y válvulas corroídas en el sistema de propulsión de la nave espacial. A medida que se acercaba un intento de lanzamiento el verano pasado, Boeing y la NASA descubrieron otros dos problemas (material inflamable dentro de la cápsula y un eslabón débil en el sistema de paracaídas del Starliner) que retrasaron el vuelo de prueba de la tripulación durante casi un año.

Según la NASA, los ingenieros planean remediar la fuga de helio mediante «pruebas de naves espaciales y soluciones operativas». Es decir, los directivos no consideran la necesidad de reparar físicamente la fuga.

“Como parte de las pruebas, Boeing llevará el sistema de propulsión a presurización de vuelo como lo hace antes del lanzamiento, luego permitirá que el sistema de helio se ventile naturalmente para validar los datos existentes y reforzar la lógica de vuelo”, escribieron funcionarios de la NASA en un comunicado. publicación de blog el martes. La justificación del vuelo es el lenguaje que utiliza la NASA para ganar confianza al comprender un problema y sentirse seguro de que no representaría un riesgo adicional durante el vuelo.

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El cohete está listo para funcionar.

Un fallo de válvula en el cohete Atlas V que iba a lanzar la cápsula de tripulación Starliner de Boeing abortó el primer intento de lanzamiento del vuelo de prueba con tripulación el 6 de mayo en la estación espacial de Cabo Cañaveral, Florida. United Launch Alliance, la compañía que construye y opera el Atlas V, sacó el cohete y el Starliner de la plataforma de lanzamiento y los devolvió a un hangar la semana pasada para reemplazar la válvula de control de presión defectuosa del Atlas V.

Una vez instalada en el cohete, la nueva válvula funcionó normalmente durante las pruebas dentro del hangar de la ULA. La ULA devolverá el cohete a la plataforma de lanzamiento unos días antes del próximo intento de lanzamiento.

«Los equipos de la misión también llevaron a cabo una revisión exhaustiva de los datos del intento de lanzamiento del 6 de mayo y no están rastreando más problemas», dijo la NASA.

Los astronautas de la NASA Butch Wilmore y Suni Williams, comandante y piloto del vuelo de prueba Starliner, regresaron a su base en Houston para pasar más tiempo con sus familias y esperar la próxima fecha de lanzamiento de la misión. Regresarán al Centro Espacial Kennedy en Florida en los próximos días para los preparativos finales para el lanzamiento, dijo la NASA.

Wilmore y Williams, ambos pilotos de pruebas de la Marina de los EE. UU., supervisarán los sistemas de Starliner desde el lanzamiento hasta el acoplamiento a la Estación Espacial Internacional. Sus tareas incluyen tomar el control manual de la cápsula de la tripulación del Boeing para una serie de demostraciones de vuelo. Si todo va según lo planeado, pasarán al menos ocho días en la estación espacial antes de regresar a la Tierra a bordo de la nave espacial Starliner para un aterrizaje asistido por paracaídas y bolsas de aire en el suroeste de Estados Unidos, probablemente en White Sands, Nuevo México.

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Su estancia en la estación espacial podría prolongarse mientras esperan el buen tiempo en uno de los lugares de aterrizaje del Starliner. Con el próximo vuelo Starliner, Estados Unidos tendrá, por primera vez desde los albores de la era espacial, dos naves espaciales independientes con capacidad humana capaces de transportar personas a la órbita terrestre baja. Crew Dragon de SpaceX, que ganó un contrato de tripulación comercial con la NASA junto con Boeing en 2014, comenzó a transportar astronautas en 2020.

El contrato de tripulación comercial de la NASA con Boeing cubre seis vuelos operativos de rotación de tripulación hacia y desde la estación espacial. Un vuelo de prueba exitoso con Wilmore y Williams allanaría el camino para que Starliner realice la primera de estas misiones tripuladas de seis meses a principios del próximo año.

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