شهرهای فضایی؛ کم کم در حال تصرف توسط زمینی‌ها

دوهفته‌نامه دانستنیها: روند پیشرفت بشر در ابعاد مختلف اجتماعی در گذشته نزدیک و سرمایه‌گذاری روی فناوری‌های فعلی و تلاش برای کشف راه‌هایی که زندگی فعلی بشر را ساده‌تر بکند، می‌تواند معیار خوبی برای پیش‌بینی آینده سطح زندگی اجتماعی انسان و تمدن بشری در آینده باشد. حداقل می‌تواند گفت در سال‌های آینده به‌خصوص تا پایان قرن 21 را می‌توان تا حدودی پیش‌بینی کرد.

هرچند نگاهی به پیش‌بینی‌های گذشتگان از سال‌های ابتدای قرن جاری نشان می‌دهد که بسیاری از فرصت‌هایی که فناوری اطلاعات در سی یا چهل سال گذشته به‌وجود آورده، در نیمه اول قرن بیستم (و به‌خصوص پس از پایان جنگ دوم جهانی) از دید آینده‌نگاران و آینده‌پژوهان مغفول مانده‌بود؛ بنابراین پیش‌بینی ما از آینده بشر هم باید به همان نسبت، ناقص و نادقیق باشد. اما آنچه می‌توانیم بگوییم این است که در آینده نزدیک (مثلا یک قرن آینده) اتفاقات عظیم در دنیای فناوری، در سه حوزه فناوری اطلاعات، فناوری زیستی و فناوری فضایی خواهد بود، مگر اینکه یک پدیده ناشناخته (Game Changer Technology) مثل نقش ارتباطات همراه (موبایل) در سال‌های ابتدایی قرن بیست‌و‌یکم، بازی را عوض کند.

در اینجا می‌خواهیم با درنظر داشتن این محدودیت‌ها در پیش‌بینی و همچنین درنظر گرفتن این مساله اساسا اقتصادی که سفر به فضا و ایجاد اقامت‌گاه‌های فضایی و آغاز فعالیت‌های اقتصادی در فضا مثل توریسم فضایی، معدن‌کاوی سیارات و سیارک‌ها و … فرصت‌های بی‌نظیری را پیش روی بشر باز می‌کند، ببینیم بشر در زمینه فناوری فضایی، حدود یک قرن دیگر، در کجا ایستاده‌است.

در سال‌های اخیر پیاپی در اخبار درباره طرح‌های جاه‌طلبانه تسخیر فضا می‌شنویم: ایجاد هتل‌های فضایی در مدار زمین، برنامه ناسا برای بازگشت دوباره به ماه (آرتمیس) و ایجاد پایگاه در مدار ماه، سفر بدون بازگشت به مریخ یا استخراج منابع معدنی کمربند سیارکی و …، اما چرا باید بشر به‌حای توسعه مناطق کمتر توسعه‌یافته در زمین و استفاده از پتانسیل‌های سیاره (به‌خصوص مناطق اقیانوسی و …) تلاش خود را صرف این امور کند؟

جواب این سوال در طبیعت بشر نهفته است. از جهان‌گشایی‌های دوران باستان مثلا گسترش امپراتوری رم به آفریقای شمالی و فتح امپراتوری رم توسط هون‌ها تا کشف قاره آمریکا و استرالیا و مستعمره‌نشین‌کردن آن توسط مرد اروپایی، همواره ماجراجویی و استخراج ثروت عظیم پشت این اکتشافات، انگیزه بیرونی و ظاهری این فعالیت‌ها بوده‌است. اما همه این‌ها پشت خود یک دلیل اصلی داشته‌اند: تلاش برای بقا.

تسخیر فضا و فرصت‌های آسمانی

سال 1964، اخترفیزیکدان روسی، نیکلای کارداشف که درحال تحقیق روی اختروش سی‌تی‌ای-102 بود، پژوهشی را آغاز کرد که اولین نمونه بسیار جدی تئوریک، در زمینه اکتشاف تمدن‌های فرازمینی بود. در طول این برنامه پزوهشی در اتحاد شوروی، کارداشف، مقیاسی را ارایه داد که معیاری برای کشف تمدن‌ها و موجودات هوشمند فرازمینی شد. مقیاس کارداشف تمدن‌های هوشمند در گستره کیهان را برحسب انرژیی که مصرف می‌کنند، این‌طور طبقه‌بندی می‌کند:

تمدن نوع 1: این تمدن، بر تمام انرژی سیاره خود مسلط شده و توانی معادل چهار میلیارد کیلووات را مصرف می‌کند.

تمدن نوع 2: این تمدن می‌تواند بر تمام انرژی منظومه خود مسلط شده و از انرژی ستاره مادر سیاره خود به‌طور کامل استفاده کند. توانی که این تمدن مصرف می‌کند حدود چهار میلیارد میلیارد میلیون وات است.

تمدن نوع 3: این تمدن آن قدر پیشرفت کرده که توان خروجی معادل انرژی کل یک کهکشان را کنترل می‌کند، چیزی حدود چهار میلیارد میلیارد میلیارد میلیارد وات.

مقیاس کارداشف

البته این تقسیم‌بندی به‌شرطی است که این تمدن در مسیر توسعه خود با عوامل نابود‌کننده‌ای از قبیل طبیعی، از انفجارات ابرنواختری نزدیک گرفته تا برخورد‌های نابود‌کننده (مانند آنچه باعث نابودی دایناسور‌ها در زمین شد) یا حتی بیماری‌های همه‌گیر یا حتی عوامل ساخت دست خود مانند جنگ‌ها، فروپاشی‌های اقتصادی، بحران جمعیت، تغییرات اقلیمی ناشی از رهاسازی گاز‌های گلخانه‌ای در جو برای تولید انرژی و خطرات دیگری که الان نمی‌دانیم چیست، به سلامت عبور کند.

طبق مقیاس کارداشف و با توجه به انرژی که سالانه در فعالیت‌های بشری مصرف می‌شود، تمدن فعلی روی زمین از نوع 0.7 (هفت دهم) است و هنوز ما از همه فرصت‌های سیاره خود استفاده نکرده‌ایم. هرچند این روند رو به گسترش است؛ مثلا در دوران قبل از انقلاب صنعتی، جایگاه تمدن بشری در مقیاس کارداشف کمتر از نیم بوده‌است.

تصور بشر از شهری مریخی در قرن 23 میلاری

استقرار در منظومه شمسی

به آینده نزدیک برگردیم. از زمان آغاز عصر فضا در نخستین سال‌های پس از جنگ دوم بین‌الملل (دهه 1320 شمسی) تاکنون، بشر توانسته به مدار زمین برود و تقریبا آنجا را برای فعالیت‌های روزمره خود، تسخیر کند. باور کنید یا نه، اگر امروز مدار‌های LEO و GEO به تسخیر بشر درنیامده و اقتصادی نشده‌بود، الان شما امکان خواندن این مطلب را نداشتید.

هم‌اکنون ایستگاه فضایی در 400 کیلومتری بالای سر ما درحال چرخش است. این ایستگاه که گران‌ترین آزمایشگاه و وسیله علمی در تاریخ بشر است، در حقیقت واحه یا آبادی کوچکی در مسیر اکتشافات فضایی است. پژوهش‌هایی که ساکنین ایستگاه فضایی انجام می‌دهند به ما کمک می‌کند که بفهمیم بشر در آینده در مسیر اکتشافات فصایی با چه وضعیت‌هایی روبرو خواهد شد. بخشی از این آزمایش‌ها روی فیزیولوژی بدن انسان متمرکز است. شرایط در فضا طوریست که دوام هرنوع حیات شناخته‌شده مبتنی بر کربن را بدون محافظت سنگین، به‌خصوص دربرابر اشعه‌های فرابنفش خورشید و ذرات پرانرژی کیهانی، غیرممکن می‌کند. در این مسیر، بشر ناگزیر به تهیه غذا و اکسیژن برای دوام حیات خود است.

هزینه انتقال این مواد از زمین به ایستگاه‌ها و پایگاه‌های فضایی و سیاره‌ای بسیار زیادتر از آن است که این سفر‌ها را اقتصادی کند. این موضوع مهم‌ترین عامل برای توقف سفر‌های اکتشافی به ماه در دهه 1970 بود. زیرا در شرایطی که یک ربات فلزی با هزینه 100 میلیون دلار می‌تواند چندین ماه روی کره ماه پژوهش و آزمایش کند و دستاورد‌های ارزشمندی داشته‌باشد، چرا باید یک ماموریت انسانی با دستاوردی ناچیز (نهایتا چند کیلوگرم خاک ماه برای تحقیق آزمایشگاهی) برای حداکثر 72 ساعت، با هزینه چند میلیارد دلار انجام شود؟

اما این امر همیشگی نیست. نتایج تحقیق روی مواد تشکیل‌دهنده در قمر زمین نشان می‌دهد که مقدار ایزوتوپ هلیم 3 (اتم هلیم که 2 پروتون و یک نوترون در هسته خود دارد) که در طول چند میلیارد سال گذشته با باد‌های خورشیدی به سطح ماه رسیده و روی آن جمع شده، بسیار زیاد است. این یکی از بزرگ‌ترین گنج‌های تمام تاریخ است. میدان مغناطیسی زمین، مانع ورود این ذرات باردار به سطح زمین می‌شود. (مطالعه بیشتر)

یکی از مهم‌ترین فعالیت‌های بشری برای تولید انرژی که درحال توسعه است، استفاده از امکان گداخت هسته‌ای، واکنش‌های هسته‌ای شبیه آنچه در قلب خورشید اتفاق می‌افتد، در رآکتور‌های زمینی است. هرچند رآکتور شکافت هسته‌ای (تبدیل عناصر سنگین مانند اورانیوم به عناصر سبک‌تر و استخراج انرژی گرمایی از آن) سابقه‌ای 70 ساله دارد، اما تلاش‌های بشر برای ایجاد رآکتور گداخت هسته‌ای هم‌اکنون وارد فاز صنعتی نشده و هنوز فعالیتی تحقیقاتی و دانشگاهی است.

در پروژه ITER پژوهشگران به‌دنبال این هستند که با ترکیب یک اتم هیدروژن 2 (دوترویم شامل یک پروتون و یک نوترون) و یک اتم هیدروژن 3 (تریتیوم شامل یک پروتون و دو نوترون)، هلیم 4 (به همراه یک نوترون) تولید کرده و از انرژی جنبشی عظیمی که از این واکنش هسته‌ای ایجاد می‌شود، استفاده کنند.

اما هلیم 3 که در سطح ماه وجود دارد، می‌تواند در یک واکنش گداخت هسته‌ای دیگر در کنار یک اتم دوترویوم، باعث تولید هلیم 4 (به همراه یک پروتون) شود. انرژی که از این مسیر آزاد می‌شود، از واکنش هسته‌ای ITER بیشتر است. اما متاسفانه این هسته (هلیم 3) روی زمین تقریبا نایاب است. راه‌اندازی یک پایگاه روی ماه برای استخراج این عنصر می‌تواند یکی از بحران‌های مهم پیش روی بشر، یعنی مساله تولید گاز‌های گل‌خانه‌ای و تغییرات اقلیمی را تقریبا حل کند. زیرا یک محموله 25 تنی از این عنصر (معادل بار یک تریلی بزرگ) می‌تواند انرژی کل قاره آمریکای شمالی برای یک سال را تامین کند!

Lunar City

پس به‌نظر می‌رسد در مسیر مستعمره‌سازی در فضا، بعد از مدار زمین، ماه می‌تواند هدف جدی دوم برای ایجاد یک شهر فرازمینی باشد. بدیهیست که برای راه‌اندازی چنین معدنی، پیش از هرچیز باید یک پایگاه عظیم با تعداد زیادی پرسنل و تجهیزات در ماه مستقر شود. برنامه‌هایی شبیه برنامه آرتمیس ناسا، که تا سال 2024 (1403 شمسی) انجام می‌شود (اگر بحران کرونا برنامه ریزی را به تعویق نیاندازد) می‌تواند نقطه شروع این پروژه عظیم باشد.

مریخ یا فراتر از آن

گام بعدی خروج از محدوده گرانشی سیاره زمین و اکتشاف و سپس فعالیت اقتصادی فراتر از آن است. زیرا هرچند ماه حدود 400هزار کیلومتر با زمین فاصله دارد، اما تا حدود 10 میلیون کیلومتر فراتر از زمین همچنان مرز سیاره ما حساب می‌شود. پس از آن سه هدف جدی در آینده نزدیک وجود دارد:

• مریخ
• قمر‌های یخی سیارات مشتری و زحل
• اجرام کمربند سیارکی (سیارک‌ها)

سیارک‌ها مجموعه‌ای از میلیون‌ها سنگ با کانی‌های ارزشمند برای تولیدات صنعتی است که از چند صد متر تا هزار کیلومتر (سیارک سرس) قطر دارند و مدار آن‌ها بین مریخ و مشتری قرار دارد. گاهی وقت‌ها یکی از آن‌ها به‌خاطر نزدیکی به مشتری از مدار خود خارج شده و به داخل منظومه شمسی پرتاب می‌شود.

کمربند سیارکی

از میان سایر اجرام منظومه شمسی، سیاره عطارد به‌خاطر نزدیکی زیاد به خورشید از این لیست خارج می‌شود. سیاره ناهید هم جو بسیار سنگینی دارد که همراه با رعدوبرق‌های عظیم و باران‌های اسیدی ناشی از اشباع توسط گاز‌های گلخانه‌ای است که اساسا ایجاد پایگاه و شهر مستعمره‌نشین در آن را غیرممکن می‌کند. مشتری، زحل، اورانوس و نپتون هم سیارات گازی هستند و اصولا دسترسی به سطح آن‌ها غیرممکن است. پس تا زمان خروج از منظومه شمسی (شاید هزاران سال دیگر) بشر باید تنها به همین سه هدف فراتر از ماه فکر کند. اما کدامیک از این سه هدف در آینده نزدیک ممکن است؟

بحران انرژی در سفر‌های فضایی

پاسخ به این سوال که مستعمره‌نشین و شهر بعدی فضایی در کدام قسمت منظومه شمسی برپا می‌شود، به طبیعت آن منطقه بستگی دارد. در حقیقت این موضوع به پارامتری بستگی دارد که «سرعت فرار» نام دارد. وقتی یک موشک یا سفینه فضایی می‌خواهد از سطح یک سیاره یا سیارک یا قمر به پرواز دربیاید باید به سرعت فرار برسد.

به صورت ریاضی و به سادگی (تمرین فیزیک دبیرستان) ثابت می‌شود که مقدار سرعت فرار، ربطی به اندازه و جرم سفینه ندارد. بلکه تنها به جرم سیاره (یا سیارک) مبدا و اندازه (قطر) آن وابسته است. سرعت فرار از سطح زمین بیشتر از 11 کیلومتر بر ثانیه، از مریخ 5 کیلومتر بر ثانیه، از ماه حدود 2.5 کیلومتر بر ثانیه و از سیارک سرس حدود نیم کیلومتر بر ثانیه است.

طبیعیتست که برای رسیدن یک سفینه به سرعت فرار، باید انرژی مصرف کرد. برای زمین، این انرژی بسیار بسیار زیاد است. برای همین بود که ماموریت‌های آپولو متوقف شد. زیرا همان‌طور که گفتیم هزینه پرتاب آپولو از زمین و سپس بازگشت سالم فضانوردان از ماه به زمین، انرژی زیادی مصرف می‌کرد که اصلا به صرفه نبود. بیش از 90 درصد هزینه پرتاب آپولو صرف انرژی لازم برای فرار از جاذبه زمین می‌شد.

برای سایر ماموریت‌های فضایی هم این‌طور است. مثلا در پرتاب شاتل به مدار زمین و ایستگاه فضایی یا پرتاب موشک آریان برای استقرار تلسکوپ فضایی جیمز وب در مدار در سال آینده، 85 درصد وزن موشک، وزن سوختی است که باید تنها در چند دقیقه اول در موتور موشک بسوزد تا آن را از جاذبه زمین خارج کرده و در چند مرحله به فضا ببرد.

اگرتصاویر شاتل را هنگام پرتاب ببینید، دو بوستر سوخت جامد در کنار مخزن اصلی قرار دارند که هرکدام 85 تن وزن دارند و درون‌شان 500 تن سوخت قراردارد. مخزن اصلی شاتل (معمولا نارنجی رنگ) 27 تن وزن دارد و در آن 730 تن سوخت مایع قرار دارد. این مجموعه عظیم، شاتل 114تنی را به فضا می‌برد که تنها توان حمل 25 تن بار را در صندوق عقب خود دارد! یعنی حدود 2040 تن جرم باید به فضا پرتاب شود تا بتواند تنها 25 تن بار (هم‌وزن بار یک تریلی 18 چرخ) را منتقل کند، بازدهی حدود 1.2 درصد. این یعنی فاجعه! تازه این فقط وزن محموله است. بخش بسیار زیادی از هزینه هم صرف این می‌شود که اکسیژن و هیدروژن را به‌صورت مایع دربیاورد تا در مخزن، قابل حمل باشد.

ارسال شاتل به فضا

این نکته را هم باید اضافه کرد که در سفر‌های شاتل که عموما به ایستگاه فضایی یا مدار‌های نزدیک به آن (LEO) انجام می‌شد، سفینه به‌طور کامل از جاذبه زمین خارج نمی‌شد. برای رسیدن به ایستگاه فضایی، رسیدن به سرعت فرار 7.7 کیلومتر در ثانیه کافیست. این عدد‌ها کلید حل این معماست که شهر فضایی بعدی، در آینده نزدیک، کجا ساخته می‌شود.

فرض کنید ایستگاه فضایی ISS یا ایستگاهی معادل آن در جایی نزدیک زمین (حدود 1000 کیلومتر بالای سر ما) قرار دارد. ماموریت‌های کوچکی از سطح زمین، پیاپی قطعاتی از یک سفینه فضایی را به مدار این ایستگاه حمل می‌کنند. این ایستگاه به همراه این قطعات و استفاده از فناوری‌های پرینت 3بعدی، می‌تواند کارخانه مونتاژ یک سفینه عظیم باشد. چنین سفینه عظیمی، برای خروج از مدار زمین، به انرژی بسیار زیاد و نجومی نیاز ندارد. زیرا در مداری قرار دارد که سرعت فرار از آن حدود 3 کیلومتر بر ثانیه است (نزدیک به سرعت فرار 2.5 کیلومتر بر ثانیه از ماه).

اگر داستان برنامه آپولو 11 را خوانده باشید، می‌دانید که آرمستراگ به‌خاطر مانور فرود اولیه و پیدا کردن مکان مناسب روی ماه، سوخت زیادی مصرف کرد و برای بازگشت، تنها 20 ثانیه سوخت داشت. اما همان مقدار هم برای فرار از جاذبه در سطح ماه کافی بود.

ایده به‌کارگیری یک ایستگاه فضایی در مدار ماه یا مریخ، هم اکنون پذیرفته‌شده‌ترین ایده برای سفر بین سیاره‌ایست. در ماموریت آرتمیس قرار است یک ایستگاه فضایی (Gateway) در مدار ماه مستقر شود. این ایستگاه در آینده نقش واسط را در سفر به ماه و تاسیس شهر در ماه (لونارسیتی) خواهد داشت.

به‌این ترتیب دیگر یک سفر مستقیم از زمین به ماه یا برعکس رخ نمی‌دهد. بلکه سفر‌هایی جداگانه از سطح زمین یا ماه به ایستگاه فضایی در مدار هرکدام انجام می‌شود؛ و سفر‌هایی هم بین دو ایستگاه فضایی انجام می‌شود که محموله‌های بین سیاره‌ای را حمل می‌کند. قطعا مریخ هم در آینده به همین‌ترتیب فتح خواهد شد.

ایستگاه فضایی ماه Gateway

سفر به سیارک‌ها از این هم آسان‌تر خواهد بود. زیرا خروج از سیارک‌ها نیاز به سرعت فرار بالا ندارد و اندکی سوخت، به سفینه این امکان را می‌دهد که به راحتی به سمت ایستگاه فضایی در مدار زمین حرکت کند. برای راه‌اندازی شهر مریخی (مارس سیتی) باید آن‌قدر تجهیزات به مرخ منتقل شود به بتوان پایگاه پرتابی در مریخ ساخت که بتواند به محموله یا سفینه سرنشین‌دار، سرعت فرار تا 5 کیلومتر بر ثانیه (یا حداقل مقداری لازم برای رسیدن به ایستگاه فضایی در مدار مریخ) را بدهد. تا آن زمان، سفر به مریخ، سفری بی‌بازگشت است.

معادن منظومه شمسی

چیزی که سیارک‌ها را برای ساخت شهر فضایی جذاب‌تر از مریخ می‌کند، آسان بودن استخراج و سپس انتقال مواد معدنی به مدار زمین یا شهر فضایی نزدیک به آن است. طیف‌سنجی از عناصر سیارک‌ها نشان داده که یک سنگ یک کیلومتری در کمربند سیارکی، که اندازه بسیار کوچکی به نسبت سایر اجرام این منطقه دارد و جرمش حدود 8 میلیارد تن است، مملو از عناصری مانند آهن، کبالت، نیکل، پلاتین، طلا، نقره، مس، تیتیانیوم و … است که ارزش آن‌ها به پول امروز بیشتر از 15 تریلیون دلار می‌شود؛ با این پول می‌شود برای یک قرن بودجه دولت ایران را به پول امروز تامین کرد! باید توجه داشت که این فقط یک سنگ بسیار کوچک و معمولی در این ناحیه منظومه شمسی است و میلیون‌ها از آن در کمربند سیارکی وجود دارد.

طراحی مفهومی یک معدن سیارکی

همچنین در کمربند سیارکی، اجرامی بزرگ‌تر وجود دارند که مملو از یخ و حتی هیدروکربن هستند که می‌توانند سوخت لازم برای شهر سیارکی و سفر‌های بین آن و ایستگاه فضایی زمین، مریخ و ماه را تامین کند. همه این مسایل ما را به این نتیجه می‌رساند که پس از ماه، احتمال مستعمره‌نشین کردن و ساختن شهر‌هایی در مدار سیارات یا در کمربند سیارکی، بیشتر از مریخ یا اقمار بزرگ مشتری و زحل است.

معدن‌کاری در فضا

معماری شهر‌های آینده

هرچند ایستگاه فضایی بین‌المللی نخستین تلاش برای ساختن اقامت‌گاه دائمی خارج از زمین است، اما بعید است که شهر‌های مداری آینده، معماری شبیه ایستگاه فضایی داشته‌باشند. به‌خصوص وقتی این شهر‌ها بتوانند کاملا مستقل از زمین مایحتاج روزمره خود را تامین کنند، دیگر می‌توانند میزبان حیات ساکنان خود برای یک عمر باشند. اما یکی از چیز‌هایی که در معماری ایستگاه فضایی لحاظ نشده و آنجا را برای اقامت طولانی‌مدت ناخوشایند می‌کند، فضای تنگ و کنترل شده و به‌خصوص نبود جاذبه است. پژوهش‌های زیادی در تاریخ فضانوردی انجام شده نشان‌دهنده اثرات حذف نیروی گرانش و بی‌وزنی طولانی‌مدت در اختلال سلامت انسان است.

کارخانه‌ای در مدار زمین

یکی از بهترین روش‌ها برای بازگرداندن حس وزن، استفاده از نیروی گریز از مرکز است. تقریبا از همان ابتدا عصر فضا، ایده سکونت‌گاه‌های فضایی چرخان مطرح شده‌است. این سکونت‌گاه‌ها بسیار بزرگ‌تر از یک ایستگاه فضایی مانند ISS هستند و با مواد اولیه‌ای که در کمربند سیارکی وجود دارد، ساخته می‌شوند. یک چرخ یا چنبره (دونات) بزرگ با شعاع 10 کیلومتر، شهری به طول 63 کیلومتر (تقریبا دو برابر تهران) خواهد بود که اگر با سرعت خطی 110 کیلومتر بر ساعت بچرخد، نیوری گریز از مرکزی ایجاد می‌کند برابر جاذبه زمین است؛ بنابراین ساکنان آن دیگر حس بی‌وزنی یا اختلال‌های ناشی از کاهش جاذبه را نخواهند داشت.

شهر فضایی در کمربند سیارکی

با استفاده از خاکی که از سیارک‌های گلی یا ماه به این شهر فضایی منتقل می‌شود، می‌توان محیط زیست زمین را در آن شبیه سازی کرد. فناوری کشاورزی عمودی که همین الان در ساختمان‌های بلند در مرکز بعضی شهر‌های بزرگ استفاده می‌شود، می‌تواند بهترین روش برای ایجاد مزارع تهیه غذای جمعیت میلیونی این شهر باشد.

اکوسیستم یک شهر سیارکی

یکی دیگر از ایده‌های مبتنی بر چرخش، استوانه اونیل است. این شهر یک استوانه به قطر 6 کیلومتر و ارتفاع 30 کیلومتر است که هر 110 ثانیه، یکبار دور خودش می‌چرخد. دیوار‌های این استوانه سه قطاع شفاف دارند که نور خورشید را از خود عبور می‌دهند. اما درون آن‌ها آینه‌هایی کار شده که مکانیزم‌شان طوریست که این احساس به ساکنان شهر دست می‌دهد که هر 24ساعت یک بار خورشید طلوع و غروب می‌کند. به‌این‌ترتیب روز زمینی هم در آن شبیه‌سازی می‌شود. در مرکز این استوانه می‌توان ابر‌هایی تشکیل داد که بارش باران را شبیه‌سازی می‌کنند.

استوانه‌های اونیل

در مقایسه با شهر چرخی، شهر استوانه‌ای می‌تواند سطح قابل سکونت بیشتر و در نتیجه جمعیت بسیار بیشتری را میزبانی کند؛ چیزی حدود 20 میلیون نفر. این شهر‌های فضایی با استخراج منابع سیارکی، بسیار ثروتمند خواهند شد و تقریبا همه مایحتاج خود را تامین می‌کنند و مواد نایاب را هم از همسایگان‌شان در زمین تامین می‌کنند. شاید تا هزار سال آینده، منظومه شمسی، بیشتر کلان شهر‌های روی زمین، کلان‌شهر‌های مداری داشته‌باشد که بسیار ثرتمندتر و آبادتر از شهر‌های زمینی هزارسال بعد باشند.

اکوسیستم داخل استوانه اونیل

اما همه این پیش‌بینی‌ها به شرطیست که روند رشد فناوری براساس آنچه امروز می‌بینیم باشد و یک فناوری خاص بازی را به‌هم نزند. یک فناوری برهم زننده بازی می‌تواند ابداع یک نوع جدید پیشران در آینده نزدیک باشد که با قیمت بسیار ارزان و تجهیزات سبک، بتواند جرم زیادی را به سرعت فرار برساند. دراین‌صورت مریخ محیط مناسب‌تری نسبت به کمربند سیارکی، برای ایجاد شهر فضایی خواهد بود. شاید پژوهش‌های اخیر در زمینه شناخت بیشتر ماده تاریک دریچه عظیمی دیگر به روی بشر باز کند: «نیروی پنجم». در این صورت با فناوری‌هایی که در این راستا توسعه پیدا خواهند کرد، قطعا بازی سفر‌های فضایی هم تغییر خواهد کرد. تغییری که به راحتی نمی‌توان آثار آن را پیش‌بینی کرد.