Cilindro de O'Neill

Para hacer de la colonia un lugar agradable, sería necesario proveer a la población de gravedad, agua, tierra, aire y Sol natural en un entorno lo más parecido a la Tierra.

O'Neill creó tres diseños principales:

• La Isla Uno es básicamente una esfera que mide una milla (1,6 km) de diámetro y que gira sobre un eje. La gente viviría sobre la región ecuatorial, donde se produciría una gravedad normal.
• La Isla Dos, diseñada con forma toroidal, es también conocida como Toro de Stanford.
• La Isla Tres consiste en dos cilindros contra rotatorios de 3,2 km de radio y unos 32 km de longitud.

Estos hábitats serían construidos a partir de materiales lanzados desde la Luna con catapultas electromagnéticas.

La concentración de casas podría ajustarse a las necesidades o gustos de los emigrantes terrícolas. Tanto aquellos que prefiriesen casas unifamiliares dispersas entre árboles en un entorno tranquilo como los que buscasen la compañía humana en poblados de alta densidad podrían encontrar su sitio. O'Neill sugiere dejar los valles libres para pequeñas ciudades, bosques y parques y en los confines de dicho centro crear lagos. Más allá de dichos lagos podrían emplazarse ciudades que se extiendan ladera arriba. Las pequeñas ciudades, alrededor del medio millón de habitantes, podrían ofrecer una oferta cultural variada como conciertos, exposiciones o teatros.

La rotación de los cilindros proporciona gravedad artificial en su superficie interna. Debido a su gran tamaño los hábitats girarán en torno a una vez por minuto para producir la gravedad estándar de la Tierra. La NASA realizó experimentos en la rotación de marcos de referencia, los cuales indican que casi nadie tendría experiencia de mareo a causa de los efectos Coriolis en el interior de sus oídos debido a esta baja velocidad de rotación, aunque la gente sería capaz de detectar el sentido de rotación girando la cabeza.

El eje central del hábitat sería una región de gravedad cero y se preveía que sería posible disponer de instalaciones de ocio ubicadas allí.

El hábitat contendrá una presión de aire alrededor de la mitad del nivel del mar en la Tierra. Esto, además del ahorro de gas, facilitaría la disminución del espesor necesario de las paredes del hábitat.

En esta escala el aire dentro del cilindro y el casco del cilindro proporcionará la protección adecuada contra los rayos cósmicos.

Para permitir que la luz pueda entrar en el hábitat el cilindro estará dividido en seis franjas iguales, de las cuales tres serían ventanas transparentes y tres serían “suelo” habitable, intercaladas entre sí. Las grandes ventanas recorren la longitud del cilindro. No se trata solo de cristales, sino que estará formada por distintas secciones de considerable grosor con el fin de ser capaz de manejar la presión de la atmósfera en el hábitat. De vez en cuando un meteorito podría quebrantar uno de estos paneles, lo que ocasionaría una pérdida de la atmósfera, pero los cálculos muestran que esto no causaría una situación de emergencia ya que debido el gran volumen de aire existente dentro del hábitat, se necesitaría bastante tiempo hasta producir daños por descompresión.

Unidos al mismo lado de cada franja de ventanas se encontrarían unos brazos de espejos cuyo propósito es el de reflejar la luz solar a través de las ventanas. Se podría ajustar el ángulo de inclinación de dichos espejos para reflejar la cantidad deseada de luz solar hacia dentro de la colonia y así simular el día y la noche. La noche es simulada mediante la apertura de los espejos, dejando ver la ventana de espacio vacío, lo que también permite radiar calor al espacio. Durante el día, el Sol se refleja con el movimiento de los espejos, creando una progresión natural de los ángulos de sus rayos. Aunque no es visible a simple vista, la imagen del Sol puede parecer que gira debido a la rotación del cilindro. Como acotación al margen, la luz reflejada de los espejos estaría polarizada, lo que podría confundir a las abejas.

Las colonias deberían existir en pares, una rotando en dirección contraria a la otra, así la interacción gravitacional entre sí contrarrestaría efectos giroscópicos. Ambas colonias tienen el extremo apropiado apuntando hacia el Sol, lo que facilitaría la regulación de la luz reflejada por los espejos y serviría para ubicar una estación que almacene energía solar.

La contra rotación de los hábitats sirve para cancelar el efecto giroscópico, y es también conveniente para poder controlar la dirección que apuntan los hábitats para mantener correctamente los espejos en ángulo hacia el Sol. El par de cilindros deben de sincronizar su rotación y formar un plano perpendicular a la órbita con los dos ejes de rotación, entonces el par de cilindros puede orientarse hacia el Sol.

Una de las ventajas del concepto del cilindro de O'Neill señaladas en The High Frontier es la llamada industria de gravedad cero. Afirma que a diferencia de los procesos industriales desarrollados en la Tierra, los cuales requieren de movimiento de objetos masivos cuyas instalaciones están dominadas por grúas, raíles y maquinaria destinada a transporte, la industria de gravedad cero no necesitaría invertir en nada de eso, ahorrando costes en términos energéticos, recursos y espacio.