موضوع مقاله: استوانه اونیل | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # استوانه اونیل | مقدمه: استوانهٔ اونیل یک زیستگاه فضایی است که فیزیکدان آمریکایی جرارد اونیل در سال ۱۹۷۶ در کتاب خود طراحی کرد. | ## بخش 1: استوانه اونیل | اونیل پیشنهاد استعمار فضا را در سده ۲۱ برای به‌کارگیری مواد استخراجی از ماه و سپس از دیگر سیارک‌ها را داد. اونیل در کتاب سال ۱۹۷۶ او با عنوان «مرزهای فضا: کلونی‌های انسانی در فضا» پیشنهاد شد. اونیل استعمار فضا را برای قرن بیست و یکم، با استفاده از مواد استخراج شده از ماه و بعدها از طریق معدن‌کاری سیارک‌ها پیشنهاد کرد. استوانه‌ها در جهت مخالف می‌چرخند تا هرگونه اثر ژیروسکوپی را که در غیر این صورت جهت‌گیری آن‌ها به سمت خورشید را دشوار می‌کرد، خنثی کنند. قطر هر کدام ۶.۴ کیلومتر (۴ مایل) یا ۸ کیلومتر (۵ مایل) و طول آن‌ها ۳۲ کیلومتر (۲۰ مایل) است که در هر انتها توسط یک میله از طریق یک سیستم یاتاقان به هم متصل می‌شوند. اونیل در حین تدریس فیزیک مقطع کارشناسی در دانشگاه پرینستون، به دانشجویانش وظیفه طراحی سازه‌های بزرگ در فضای بیرونی را سپرد تا نشان دهد که زندگی پایدار در فضا می‌تواند امکان‌پذیر باشد. این نتیجه مشترک الهام‌بخش ایده استوانه شد و اولین بار توسط اونیل در مقاله سپتامبر ۱۹۷۴ در مجله فیزیک تودی منتشر شد. در سال ۱۹۵۴، دانشمند آلمانی هرمان اوبرت استفاده از استوانه‌های غول‌پیکر قابل سکونت برای سفرهای فضایی را در کتاب خود با عنوان «انسان در فضا—پروژه‌های جدید برای موشک و پرواز فضایی» توصیف کرده بود. در سال ۱۹۷۰، لری نیون نویسنده علمی-تخیلی، مفهوم بزرگتری را در رمان دنیای حلقه‌ای پیشنهاد کرد. کلارک از چنین استوانه قابل سکونتی (البته با ساختار فرازمینی) در رمان خود با نام میعاد با راما استفاده کرده بود. جزیره‌ها اونیل در کتاب سال ۱۹۷۶ خود، سه طرح مرجع را توصیف کرد که به آن‌ها نام مستعار «جزیره» داده بود: جزیره یک یک کره در حال چرخش با محیط ۱.۶ کیلومتر (۱ مایل) و قطر ۵۱۵ متر (۱۶۸۱ فوت) است که مردم در منطقه استوایی آن زندگی می‌کنند (به کره برنال مراجعه کنید). مطالعه بعدی ناسا/ایمز در دانشگاه استنفورد، نسخه جایگزینی از جزیره یک را توسعه داد: چنبره استنفورد، که شکلی چنبره‌ای به قطر ۴۸۰ متر (۱۶۰۰ فوت) دارد. طرح جزیره سه که بیشتر به عنوان استوانه اونیل شناخته می‌شود، شامل دو استوانه است که در جهت مخالف هم می‌چرخند. قطر آن‌ها ۶.۴ کیلومتر (۴ مایل) یا ۸ کیلومتر (۵ مایل) است و قابلیت بزرگ شدن تا طول ۳۲ کیلومتر (۲۰ مایل) را دارند. هر استوانه دارای شش نوار با مساحت مساوی است که در طول استوانه امتداد دارند؛ سه نوار پنجره‌های شفاف و سه نوار سطوح قابل سکونت «خشکی» هستند. علاوه بر این، یک حلقه کشاورزی بیرونی به قطر ۳۲ کیلومتر (۲۰ مایل) با سرعت متفاوتی برای پشتیبانی از کشاورزی می‌چرخد. بخش تولید صنعتی سکونتگاه در وسط قرار دارد تا گرانش برای برخی از فرآیندهای تولید به حداقل برسد. برای صرفه‌جویی در هزینه‌های گزاف پرتاب مواد از زمین، این سکونتگاه‌ها با موادی ساخته می‌شوند که از ماه با یک جرم‌افکن مغناطیسی به فضا پرتاب شده‌اند. | ## بخش 2: استوانه اونیل | این امر به دلیل فراوانی غذا، کنترل اقلیم و آب‌وهوا، و عدم نیاز به وسایل نقلیه با موتور احتراقی که دود و آلودگی ایجاد می‌کنند، خواهد بود. ساکنان همچنین با تمرین ورزش‌های فعلی زمین مانند اسکی، قایق‌رانی و کوهنوردی به دلیل گرانش ایجاد شده مصنوعی ناشی از چرخش استوانه، خود را فعال و سرگرم نگه می‌دارند. علاوه بر این ورزش‌ها، ورزش‌های جدیدی نیز به دلیل محصور بودن سکونتگاه در یک استوانه در فضا ایجاد خواهد شد و از این شرایط به طور خلاقانه استفاده می‌شود. در شعاعی که اونیل توصیف کرده است، سکونتگاه‌ها باید حدود بیست و هشت بار در ساعت بچرخند تا یک گرانش استاندارد زمین را شبیه‌سازی کنند؛ یعنی یک سرعت زاویه‌ای ۲.۸ درجه در ثانیه. با این حال، افراد می‌توانند با چرخاندن سر خود جهت‌های موافق و مخالف چرخش را تشخیص دهند و هر شیء رها شده‌ای چند سانتی‌متر منحرف به نظر می‌رسد. محور مرکزی سکونتگاه منطقه‌ای با گرانش صفر خواهد بود و پیش‌بینی شده بود که امکانات تفریحی در آنجا مستقر شوند. لازم به ذکر است که یک استوانه منفرد و ایزوله، همان‌طور که در سریال بابل ۵ به تصویر کشیده شده است، از نظر دینامیکی ناپایدار خواهد بود. جو و تابش برنامه‌ریزی شده بود که سکونتگاه دارای اکسیژن با فشار جزئی تقریباً مشابه هوای زمین، یعنی ۲۰٪ فشار هوای سطح دریا در زمین باشد. حجم داخلی یک استوانه اونیل به اندازه‌ای بزرگ است که سیستم‌های آب‌وهوایی کوچک خود را پشتیبانی کند، که ممکن است با تغییر ترکیب اتمسفر داخلی یا مقدار نور منعکس شده خورشید دستکاری شوند. شب با باز کردن آینه‌ها شبیه‌سازی می‌شود که باعث می‌شود نمای پنجره رو به فضای خالی قرار گیرد؛ این کار همچنین اجازه می‌دهد گرما به فضا تابیده شود. در طول روز، خورشیدِ منعکس‌شده با حرکت آینه‌ها حرکت می‌کند و توالی طبیعی زوایای خورشید را ایجاد می‌کند. اگرچه با چشم غیرمسلح قابل مشاهده نیست، اما تصویر خورشید ممکن است به دلیل چرخش استوانه در حال چرخش به نظر برسد. نوری که توسط آینه‌ها منعکس می‌شود قطبیده است که ممکن است باعث گیج شدن زنبورهای گرده‌افشان شود. برای اجازه ورود نور به سکونتگاه، پنجره‌های بزرگی در طول استوانه امتداد یافته‌اند. این‌ها تک‌لایه نخواهند بود، بلکه از بخش‌های کوچک زیادی ساخته می‌شوند تا از آسیب فاجعه‌بار جلوگیری شود و فریم‌های آلومینیومی یا فولادی پنجره بتوانند بیشتر تنش‌های ناشی از فشار هوای سکونتگاه را تحمل کنند. این امر باعث از دست رفتن مقداری از جو می‌شود، اما محاسبات نشان داد که به دلیل حجم بسیار زیاد سکونتگاه، این یک وضعیت اضطراری نخواهد بود. کنترل وضعیت سکونتگاه و آینه‌های آن باید دائماً به سمت خورشید نشانه روند تا انرژی خورشیدی را جمع‌آوری کرده و فضای داخلی سکونتگاه را روشن کنند. اونیل و دانشجویانش با دقت روشی را برای چرخاندن مداوم کلونی به میزان ۳۶۰ درجه در هر مدار بدون استفاده از موشک (که باعث از دست دادن جرم واکنش می‌شود) ابداع کردند. | ## بخش 3: استوانه اونیل | ابتدا، جفت سکونتگاه را می‌توان با استفاده از استوانه‌ها به عنوان چرخ تکانه چرخاند. اگر چرخش یکی از سکونتگاه‌ها کمی متفاوت باشد، دو استوانه به دور یکدیگر خواهند چرخید. هنگامی که صفحه تشکیل شده توسط دو محور چرخش در محور رول نسبت به مدار عمود شد، می‌توان جفت استوانه را برای نشانه‌روی به سمت خورشید با اعمال نیرو بین دو یاتاقانِ سمت خورشید، دچار یاو کرد. دور کردن استوانه‌ها از یکدیگر باعث می‌شود که هر دو استوانه به صورت ژیروسکوپی دچار حرکت تقدیمی شوند و سیستم در یک جهت منحرف شود، در حالی که نزدیک کردن آن‌ها به هم باعث انحراف در جهت دیگر می‌شود. سکونتگاه‌هایی که در جهت مخالف هم می‌چرخند هیچ اثر ژیروسکوپی خالصی ندارند و بنابراین این حرکت تقدیمی جزئی می‌تواند در تمام طول مدار سکونتگاه ادامه یابد و آن را به سمت خورشید نگه دارد. به‌روزرسانی طراحی و مشتقات در سال‌های ۱۹۹۰ و ۲۰۰۷، یک مشتق طراحی کوچک‌تر به نام «کالپانا یک» معرفی شد که با افزایش قطر و کوتاه کردن طول، بر اثر نوسان یک استوانه در حال چرخش غلبه می‌کند. چالش‌های لجستیکی محافظت در برابر تابش با ساخت ایستگاه در مدار نزدیک زمین و حذف پنجره‌ها برطرف شده است. در سال ۲۰۱۴، روش ساخت جدیدی پیشنهاد شد که شامل باد کردن یک کیسه و نوارپیچ کردن آن با یک قرقره (ساخته شده از مواد سیارکی) مانند ساخت یک مخزن تحت فشار با پوشش کامپوزیتی بود. استوانه مک‌کندری در سال ۱۹۹۶، مهندس تام مک‌کندری پیشنهاد یک سکونتگاه فضایی در حال چرخش بزرگ‌تر را داد. به جای مواد سنتی که در زمان پیشنهاد استوانه اونیل شناخته شده بودند، سکونتگاه مک‌کندری با استفاده از مواد الماس‌وار یا نانولوله کربنی ساخته می‌شود که اجازه می‌دهد بسیار بزرگ‌تر ساخته شود. او بیان کرد که چنین سکونتگاهی اگر از مواد الماس‌وار ساخته شود، می‌تواند تا شعاع ۴۶۱ کیلومتر و طول بیش از ۴۶۱۰ کیلومتر، و اگر از نانولوله‌های کربنی ساخته شود، تا شعاع ۱۱۲۰ کیلومتر و طول بیش از ۱۱۲۰۰ کیلومتر گسترش یابد. مانند استوانه اونیل، مک‌کندری پیشنهاد داد که نیمی از سطح کلونی به پنجره‌ها اختصاص یابد تا روشنایی مستقیم فضای داخلی فراهم شود. سکونتگاه از یک جفت استوانه که در جهت مخالف هم می‌چرخند تشکیل می‌شود که مانند چرخ‌های واکنش برای کنترل جهت‌گیری سکونتگاه عمل می‌کنند. بر اساس مواد و اندازه، او تخمین زد که چنین سکونتگاهی می‌تواند جمعیتی بین ۴۰ تا ۲۵۰ میلیارد نفر را در خود جای دهد. پیشنهاد جف بزوس در رویداد بلو اوریجین در واشینگتن در ۹ مه ۲۰۱۹، پیشنهاد ساخت کلونی‌های اونیل را به جای استعمار سیارات دیگر مطرح کرد. در فرهنگ عامه استوانه‌های مک‌کندری، نسخه جدیدتر و بزرگتر پیشنهادی از استوانه‌های اونیل، نوعی سکونتگاه در دنیای تخیلی پروژه بازوی اوریون هستند. | ## جمع‌بندی | در این دنیا، ابعاد آن‌ها ۱۰۰۰ کیلومتر در شعاع و ۱۰۰۰۰ کیلومتر در طول است و حاوی ۶۳ میلیون کیلومتر مربع فضای زندگی است که بزرگتر از قاره اوراسیاست.