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【1】奥尼尔圆筒(公开资料)
一种太空殖民定居点,是由美国物理学家杰拉德·奥尼尔(GerardK.O'Neill)于他在1976年出版的《高边疆:太空中的人类殖民地》中论证的太空定居概念,因而得名奥尼尔圆筒。
在普林斯顿大学教授本科物理时,奥尼尔让他的学生承担了在外太空设计大型结构的任务,目的是证明在太空中生活的可行性。其中一些设计能够提供足够大的空间以供给人类居住。这一合作最终导致了奥尼尔圆筒这一想法的诞生,由奥尼尔在1974年9月的《今日物理学》上首次发表。
需要注意的是,已经有人在奥尼尔之前构想过这样的太空殖民地了,但是并未从物理学、工程学、可实现性等角度详细论证这一想法的可行性。
1954年,德国科学家赫尔曼·奥伯斯(HermannOberth)在他的著作MenschenimWeltraum—NeueProjektefürRaketen-undRaumfahrt《太空中的人——火箭和太空旅行的新项目》中描述了巨型可居住圆柱体在太空旅行中的应用。
1970年,科幻小说作家拉里·尼文(LarryNiven)在他的小说《环形世界》中提出了一个类似但规模更大的概念。在奥尼尔提出他的圆柱体之前不久,阿瑟·克拉克(ArthurC.Clarke)在他的小说《与罗摩的约会》中使用了这样的圆柱体(外星生命建造)。
在1976年的《高边疆:太空中的人类殖民地》一书中,奥尼尔描述了三种参考设计,昵称为‘岛’,这也是高达中殖民卫星‘岛三型’称呼的由来。
一号岛:一个周长1.5公里、直径512米的旋转球体,人们生活在赤道地区,后来美国宇航局/艾姆斯在斯坦福大学进行的一项研究变成了一号岛的升级(也可能算是简化)版本——斯坦福圆环,一个直径为500米的环形。
二号岛:采用球形设计,直径为1,600米。
三号岛:即奥尼尔圆筒,原设计是由两个反向旋转的圆筒组成
【本书中采取的是巨型重力环(斯坦福圆环)与奥尼尔圆筒结合并对向旋转的设计,这样做是为了在抵消自旋偏转力矩的同时将主要质量集中在轴线附近。
因为,具备军事用途的擎天堡需要在遭受剧烈打击的情况下实施战术机动,在通常情况下拥有跨星系战略转场机动能力,甚至可以说,擎天堡的本质上是一种超大型世代飞船。】
奥尼尔圆筒原设计直径8公里,能够扩展到30公里长,每个圆柱体都有六条等面积的条面,也叫扇区,这些扇区贯穿整个圆筒,分为三个透明窗口三个宜居表面。此外,直径30公里的外农业环以不同的速度旋转以支持农业。栖息地的工业制造系统位于中间,以便为某些工艺提供微重力环境。
【在本书中,远港一号奥尼尔圆筒直径30公里,长轴150公里,长径比为5,扇区设计与原设计相同。】
……
人工重力来源
圆柱体通过旋转产生离心力的方式为其内表面提供标准人工重力。根据奥尼尔给出的半径推算,栖息地必须每小时旋转约28次,角速度为每秒2.8度。
对旋转参考系中人类前庭器官的研究表明,在如此低的转速下,很少有人会因作用在内耳上的科里奥利力而感到恶心头晕。然而,人们仍可通过转动头部的方式来感知旋转方向。而且,任何掉落的物品似乎都会偏转几厘米。同时,栖息地的中轴将是零重力区域。