المستوطنات الفضائية

في حوالي عام 1970، قرب نهاية مشروع أبولو (1961-1972)، كان جيرارد ك. أونيل ، الفيزيائي التجريبي بجامعة برينستون ، يبحث عن موضوعٍ يُثير اهتمام طلابه في الفيزياء، ومعظمهم من طلاب السنة الأولى في الهندسة. فخطرت له فكرة تكليفهم بإجراء حسابات جدوى لمستوطنات فضائية كبيرة. ولدهشته، بدت هذه المساكن قابلةً للتنفيذ حتى بأحجامٍ ضخمة: أسطواناتٌ قطرها 8 كيلومترات (5 أميال) وطولها 32 كيلومترًا (20 ميلًا) ، حتى وإن صُنعت من مواد عادية كالصلب والزجاج. كما حلّ الطلاب مسائلَ مثل الحماية من الإشعاع الكوني (التي كانت شبه مجانية في الأحجام الكبيرة)، والحصول على زوايا طبيعية للشمس، وتوفير الطاقة، والزراعة الواقعية الخالية من الآفات، والتحكم في وضعية المدار دون محركات رد فعل. نشر أونيل مقالاً حول مفاهيم المستعمرات هذه في مجلة الفيزياء اليوم عام 1974. ^{[ 12 ]} قام بتوسيع المقال في كتابه الصادر عام 1976 بعنوان الحدود العليا: المستعمرات البشرية في الفضاء .    

دراسة ناسا أميس/ستانفورد الصيفية لعام 1975

دفعت هذه النتيجة وكالة ناسا إلى رعاية ورشتي عمل صيفيتين بقيادة أونيل. ^{[ 13 ] [ 14 ]} دُرست عدة مفاهيم، بأحجام تتراوح بين 1000 و10 ملايين شخص، ^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]} بما في ذلك نسخ من نموذج ستانفورد الحلقي . عُرضت ثلاثة مفاهيم على ناسا: كرة برنال ، والمستعمرة الحلقية، والمستعمرة الأسطوانية. ^{[ 18 ]}

تضمنت أفكار أونيل مثالاً على خطة استرداد التكاليف: بناء أقمار صناعية لتوليد الطاقة الشمسية من مواد قمرية. لم يركز أونيل على بناء هذه الأقمار الصناعية بحد ذاتها، بل قدم دليلاً على أن التصنيع المداري باستخدام مواد قمرية يمكن أن يدرّ أرباحاً. وافترض هو وغيره من المشاركين أنه بمجرد بدء تشغيل هذه المنشآت، سيتم اكتشاف العديد من الاستخدامات المربحة لها، وستصبح المستعمرة مكتفية ذاتياً وتبدأ في بناء مستعمرات أخرى أيضاً.

أثارت الدراسات المفاهيمية اهتمامًا جماهيريًا واسعًا. ومن نتائج هذا التوسع تأسيس جمعية L5  في  الولايات المتحدة، وهي مجموعة من المتحمسين الذين رغبوا في بناء مستعمرات فضائية والعيش فيها. سُميت المجموعة بهذا الاسم نسبةً إلى مدار المستعمرة الفضائية الذي كان يُعتقد آنذاك أنه الأكثر ربحية، وهو مدار على شكل كلية حول إحدى نقطتي لاغرانج 5 أو  4 بين الأرض والقمر.

يزخر الفضاء بوفرة من الضوء المنبعث من الشمس. وفي مدار الأرض، تصل هذه الكمية إلى 1400 واط من الطاقة لكل متر مربع. ^{[ 21 ]} ويمكن استخدام هذه الطاقة لتوليد الكهرباء من الخلايا الشمسية أو محطات الطاقة التي تعمل بمحركات حرارية ، ومعالجة الخامات، وتوفير الضوء لنمو النباتات، وتدفئة المستوطنات الفضائية.

سيكون التبادل التجاري بين الأرض والفضاء أسهل من التبادل التجاري بين الأرض والموائل الكوكبية، حيث أن الموائل التي تدور حول الأرض لن يكون لديها بئر جاذبية للتغلب عليها للتصدير إلى الأرض، وبئر جاذبية أصغر للتغلب عليها للاستيراد من الأرض.

قد تُزوَّد المستوطنات الفضائية بموارد من أماكن خارج كوكب الأرض مثل المريخ أو الكويكبات أو القمر ( استخدام الموارد المحلية [ISRU]؛ ^{[ 20 ]} انظر تعدين الكويكبات ). ويمكن إنتاج الأكسجين اللازم للتنفس ومياه الشرب ووقود الصواريخ بمساعدة هذه التقنية. ^{[ 20 ]} وقد يصبح من الممكن تصنيع الألواح الشمسية من مواد قمرية. ^{[ 20 ]}

تحتوي معظم الكويكبات على مزيج من المواد التي يمكن استخراجها، ولأن هذه الأجرام لا تمتلك جاذبيات كبيرة، فإن استخراج المواد منها ونقلها إلى موقع البناء يتطلب سرعة منخفضة (دلتا-في) . ^{[ 15 ]}

تشير التقديرات إلى وجود كمية كافية من المواد في حزام الكويكبات الرئيسي وحده لبناء مستوطنات فضائية تعادل مساحة سطح صالحة للسكن تبلغ 3000 كوكب أرض. ^{[ 22 ]}

افترض تقديرٌ أُجري عام 1974 أن جمع كل المواد الموجودة في حزام الكويكبات الرئيسي سيتيح بناء موائل توفر قدرة استيعابية هائلة للسكان. وباستخدام الموارد العائمة في النظام الشمسي، امتد هذا التقدير إلى تريليونات. ^{[ 12 ]}

إذا تم إحاطة مساحة كبيرة عند محور الدوران، فإن العديد من الرياضات التي لا تجذب الجاذبية تصبح ممكنة، بما في ذلك السباحة، ^{[ 23 ] [ 24 ]} والطيران الشراعي ^{[ 25 ]} واستخدام الطائرات التي تعمل بالطاقة البشرية .

يمكن أن تكون المستوطنة الفضائية بمثابة مقصورة ركاب لمركبة فضائية كبيرة لاستعمار الكويكبات والأقمار والكواكب. كما يمكن أن تعمل كمقصورة لسفينة أجيال للسفر إلى كواكب أخرى أو نجوم بعيدة (وصف إل آر شيبرد سفينة أجيال فضائية في عام 1952 وقارنها بكوكب صغير يسكنه العديد من الناس). ^{[ 26 ] [ 27 ]}

يُعدّ تنظيم المستوطنات الفضائية أو إدارتها أمراً بالغ الأهمية لضمان ظروف معيشية مسؤولة. فالبنية المادية والاجتماعية والسياسية للمستوطنة الفضائية، إذا لم تُؤسس بشكل جيد، قد تؤدي إلى ظروف استبدادية وغير مستقرة. ^{[ 4 ]}

حتى أصغر تصاميم المستوطنات المذكورة أدناه تفوق كتلتها إجمالي كتلة جميع الأجسام التي أطلقها البشر إلى مدار الأرض مجتمعة. ومن المتطلبات الأساسية لبناء المستوطنات إما انخفاض تكاليف الإطلاق أو وجود قاعدة تعدين وتصنيع على سطح القمر أو أي جرم سماوي آخر ذي سرعة انتقال منخفضة من موقع السكن المرغوب. ^{[ 15 ]}

لا تزال مدارات الاستيطان المثلى محل نقاش، ولذا يُرجّح أن يكون الحفاظ على الموقع المداري مسألة تجارية. ويُعتقد حاليًا أن مداري لاغرانج L4 وL5 حول القمر _بعيدان جدًا عن كلٍّ _من القمر والأرض. ويتمثل أحد المقترحات الحديثة في استخدام مدار رنين بنسبة 2:1، حيث يقترب المدار بالتناوب من القمر بطاقة منخفضة (وتكلفة منخفضة)، ثم من الأرض. وهذا يوفر وصولًا سريعًا وغير مكلف إلى كلٍّ من المواد الخام والسوق الرئيسية. وتعتمد معظم تصاميم الاستيطان على الدفع الكهرومغناطيسي المربوط ، أو استخدام محركات الدفع الكتلية بدلًا من محركات الصواريخ. وتكمن ميزة هذه الطرق في أنها إما لا تستخدم أي كتلة تفاعل على الإطلاق، أو تستخدم كتلة تفاعل رخيصة.

إذا كانت مستوطنة فضائية تقع عند L ₄ أو L ₅ ، فإن مدارها سيأخذها خارج نطاق حماية الغلاف المغناطيسي للأرض لمدة ثلثي الوقت تقريبًا (كما يحدث مع القمر)، مما يعرض السكان لخطر التعرض للبروتونات من الرياح الشمسية (انظر التهديد الصحي من الأشعة الكونية ).

يمكن تحقيق الحماية من خلال التدريع السلبي أو النشط. ^{[ 29 ]} المركبات الفضائية الحالية محمية بشكل سلبي بواسطة مواد.

يمكن للجدران المائية أو الجليدية أن توفر الحماية من الإشعاع الشمسي والكوني، حيث يحجب عمق 7 سم من الماء ما يقارب نصف الإشعاع الساقط. ^{[ 30 ]} وبدلاً من ذلك، يمكن استخدام الصخور كحاجز؛ إذ يمكن لـ 4 أطنان مترية لكل متر مربع من مساحة السطح أن تقلل جرعة الإشعاع إلى عدة ملي سيفرت أو أقل سنويًا، وهو أقل من معدل بعض المناطق المأهولة ذات الخلفية الإشعاعية الطبيعية العالية على الأرض. ^{[ 31 ]}

لا تزال المفاهيم البديلة القائمة على الحماية النشطة غير مختبرة، وهي أكثر تعقيدًا من الحماية السلبية القائمة على الكتلة، ولكن استخدام المجالات المغناطيسية و/أو الكهربائية، كما هو الحال من خلال أسلاك تغليف المركبات الفضائية، ^{[ 32 ]} لتحويل مسار الجسيمات، قد يقلل بشكل كبير من متطلبات الكتلة. ^{[ 33 ]}

يُعدّ ضغط الهواء ، بضغوطه الجزئية الطبيعية للأكسجين (21%) وثاني أكسيد الكربون والنيتروجين (78%)، شرطًا أساسيًا لأي مستوطنة فضائية. وتعتمد معظم تصاميم المستوطنات الفضائية على تصور أوعية ضغط كبيرة ذات جدران رقيقة. ويمكن الحصول على الأكسجين المطلوب من صخور القمر. أما النيتروجين، فهو متوفر بسهولة من الأرض، كما أنه يُعاد تدويره بكفاءة عالية. ويمكن أيضًا الحصول على النيتروجين على شكل أمونيا ( NH₃).₃ ) قد يكون النيتروجين متاحًا من المذنبات وأقمار الكواكب الخارجية. كما قد يتوفر بكميات غير معروفة على بعض الأجرام الأخرى فيالنظام الشمسي الخارجي. يمكن إعادة تدوير هواء الموائل بعدة طرق، منها استخدامالحدائقالضوئية ، ربما عبرالزراعة المائيةأوزراعة الغابات.مع ذلك، لا تزيل هذه الطرق بعض الملوثات الصناعية، مثل الزيوت الطيارة والغازات الجزيئية البسيطة الزائدة. أما الطريقة القياسية المستخدمة فيالغواصات النووية، وهي بيئة مغلقة مماثلة، فتعتمد على استخدامحفاز، الذي يحلل معظم المواد العضوية بكفاءة. ويمكن توفير حماية إضافية من خلال نظام تقطير تبريدي صغير، يعمل على إزالة الشوائب تدريجيًا، مثلالزئبقوالغازات النبيلة التي لا يمكن حرقها حفازيًا.

سيكون من الضروري توفير المواد العضوية اللازمة لإنتاج الغذاء. في البداية، سيتعين استيراد معظم هذه المواد من الأرض. بعد ذلك، من المتوقع أن يقلل إعادة تدوير الفضلات من الحاجة إلى الاستيراد. إحدى طرق إعادة التدوير المقترحة تبدأ بحرق نواتج التقطير المبردة، والنباتات، والنفايات، ومياه الصرف الصحي مع الهواء في قوس كهربائي، ثم تقطير الناتج. سيكون ثاني أكسيد الكربون والماء الناتجين جاهزين للاستخدام الفوري في الزراعة. يمكن إذابة النترات والأملاح الموجودة في الرماد في الماء وفصلها إلى معادن نقية. سيتم إعادة تدوير معظم النترات وأملاح البوتاسيوم والصوديوم كأسمدة. يمكن تنقية المعادن الأخرى التي تحتوي على الحديد والنيكل والسيليكون كيميائيًا على دفعات وإعادة استخدامها صناعيًا. يمكن معالجة الجزء الضئيل من المواد المتبقية، والذي يقل عن 0.01% من الوزن، إلى عناصر نقية باستخدام مطياف الكتلة في بيئة انعدام الجاذبية ، وإضافته بكميات مناسبة إلى الأسمدة والمخزونات الصناعية. من المرجح أن تتحسن هذه الطرق بشكل كبير مع بدء البشر بالعيش فعليًا في المستوطنات الفضائية.

أثبتت الدراسات طويلة الأمد التي أُجريت في المدار أن انعدام الجاذبية يُضعف العظام والعضلات، ^{[ 34 ]} ويؤثر على استقلاب الكالسيوم لدى رواد الفضاء ^{[ 35 ]} وعلى جهاز المناعة لديهم . ^{[ 36 ]} ويعاني العديد من رواد الفضاء من مشاكل في الجيوب الأنفية أو احتقان الأنف. ^{[ 37 ]}

قد تتضمن تصميمات الموائل الدوران، وذلك لاستخدام قوى القصور الذاتي لمحاكاة الجاذبية . ^{[ 38 ]} وقد أُجريت دراسات علمية لدراسة نمو النباتات واستجاباتها في ظل الجاذبية الاصطناعية. ^{[ 39 ]}

عند تجاوز سرعة دوران أجهزة الطرد المركزي من 2 إلى 6 دورات في الدقيقة، تصبح غير مريحة لمن بداخلها. ^{[ 40 ]} علاوة على ذلك، يرتبط نصف قطر الطرد المركزي الصغير بدوار الحركة. ^{[ 41 ]} يستطيع من لديهم خبرة في استخدام أجهزة الطرد المركزي تحديد اتجاه الدوران (مع اتجاه الدوران) واتجاه الدوران المعاكس (عكس اتجاه الدوران). ^{[ 42 ]}

يجب أن يكون الموئل قادراً على تحمل التأثيرات المحتملة من الحطام الفضائي والنيازك والغبار،  وما إلى ذلك. تتبخر معظم النيازك التي تصطدم بالأرض في الغلاف الجوي. وبدون غلاف جوي واقٍ سميك، ستشكل اصطدامات النيازك خطراً أكبر بكثير على أي مستوطنة فضائية.

في بعض التصاميم (مثل تصميم أونيل/ناسا أميس "ستانفورد توروس" و"القصر البلوري في علبة قبعة")، تتضمن تصاميم الموائل درعًا ثابتًا للأشعة الكونية مصنوعًا من الرمل المضغوط (بسماكة 1.9 متر تقريبًا) أو حتى من الصخور الاصطناعية (1.7 متر من الخرسانة البديلة). وتستخدم مقترحات أخرى الصخور كهيكل ودرع متكامل (أونيل، "الحدود العليا". شيبارد، "مستعمرات الفضاء الخرسانية"؛ مجلة رحلات الفضاء، التابعة لمكتب المعلومات الاستراتيجية). في أي من هذه الحالات، يُفترض وجود حماية قوية من النيازك من خلال الغلاف الإشعاعي الخارجي الذي يبلغ سمكه حوالي 4.5 طن من المواد الصخرية لكل متر مربع. ^{[ 43 ]}

تجدر الإشارة إلى أن الأقمار الصناعية للطاقة الشمسية مقترحة في نطاقات متعددة الجيجاواط، وأن هذه الطاقات والتقنيات ستسمح برسم خرائط رادارية مستمرة للفضاء ثلاثي الأبعاد القريب إلى مسافات بعيدة بشكل تعسفي، ولا يحدها سوى الجهد المبذول للقيام بذلك.

تتوفر مقترحات لنقل الأجسام القريبة من الأرض التي يصل حجمها إلى كيلومترات إلى مدارات أرضية عالية، ويمكن لمحركات التفاعل لهذه الأغراض أن تحرك مستوطنة فضائية وأي درع كبير بشكل تعسفي، ولكن ليس بطريقة سريعة أو في الوقت المناسب، حيث أن قوة الدفع منخفضة للغاية مقارنة بالكتلة الهائلة.

يقع الموئل في فراغ، ولذلك يشبه ترمسًا عملاقًا. كما يحتاج الموئل إلى مشعاع لتبديد الحرارة الناتجة عن امتصاص ضوء الشمس. قد تحتوي الموائل الصغيرة جدًا على ريشة مركزية تدور مع الموئل. في هذا التصميم، تعمل تيارات الحمل الحراري على رفع الهواء الساخن نحو المركز، بينما يهبط الهواء البارد إلى الجزء الخارجي من الموئل. وتقوم بعض التصاميم الأخرى بتوزيع مواد التبريد، مثل الماء المبرد من مشعاع مركزي.

تتطلب معظم أشكال المرايا توجيه شيء ما على الموطن نحو الشمس، ولذا فإن التحكم في الوضع ضروري. استخدم تصميم أونيل الأصلي الأسطوانتين كعجلات دفع لتدوير المستعمرة، ودفع المحاور المواجهة للشمس معًا أو بعيدًا عن بعضها البعض لاستخدام التبادر لتغيير زاويتها.

ينبغي أن تتضمن المساحات الداخلية للمستوطنة الفضائية مناطق مخفية عن الأنظار، لتجنب التأثير النفسي الناتج عن رؤية الواقع بأكمله في آن واحد، مع إتاحة المجال في الوقت نفسه للمناظر الطبيعية والآفاق الواسعة، حتى لا يشعر المرء بأنه يعيش في مسرح. ولأسباب نفسية، يجب أن يتجنب التصميم أيضاً إيهام المستوطنة بأن كل شيء تحت سيطرة الإنسان (على سبيل المثال، من خلال وجود طقس اصطناعي عشوائي، أو نمو النباتات بطريقة طبيعية). ^{[ 44 ]}

المفهومان الأصليان الشائعان هما كرة برنال وأسطوانة أونيل .

مفهوم التجميع على شكل دمبل

مركبة فضائية أو وحدة سكنية على شكل دمبل ، متصلة بكابل إلى ثقل موازن أو وحدة سكنية أخرى. وقد طُرح هذا التصميم كمركبة إلى المريخ، أو كمحطة بناء أولية لوحدة سكنية فضائية، أو فندق مداري . يتميز بنصف قطر دوران طويل وبطيء نسبيًا لكتلة محطة صغيرة. كذلك، إذا أمكن لبعض المعدات أن تُشكل الثقل الموازن، فإن المعدات المخصصة للجاذبية الاصطناعية ستكون مجرد كابل، وبالتالي ستكون كتلتها أقل بكثير من التصاميم الأخرى. مع ذلك، في حالة السكن طويل الأمد، يجب أن يدور درع الحماية من الإشعاع مع الوحدة السكنية، وهو ثقيل للغاية، مما يتطلب كابلًا أقوى وأثقل بكثير. ^{[ 45 ]} وقد نُظر في هذا التصميم النظري أيضًا في دراسات ناسا. ^{[ 46 ]} سيتم إنتاج الوحدات السكنية الصغيرة بكميات كبيرة وفقًا لمعايير تسمح بربط الوحدات ببعضها. ويمكن لوحدة سكنية واحدة أن تعمل بمفردها كوحدة بولا . مع ذلك، يمكن إضافة المزيد من المساكن، لتنمو المستعمرة على شكل " دمبل "، ثم "ربطة عنق"، ثم حلقة، ثم أسطوانة من "الخرز"، وأخيرًا مجموعة أسطوانات مؤطرة. تتشارك كل مرحلة من مراحل النمو في المزيد من التدريع الإشعاعي والمعدات الرأسمالية، مما يزيد من التكرار والسلامة مع تقليل التكلفة للفرد. اقترح هذا المفهوم في الأصل مهندس معماري محترف لأنه يمكن أن ينمو بشكل مشابه للمدن الأرضية، باستثمارات فردية تدريجية، على عكس تلك التي تتطلب استثمارات تأسيسية ضخمة. العيب الرئيسي هو أن النسخ الأصغر تستخدم هيكلًا كبيرًا لدعم التدريع الإشعاعي، والذي يدور معها. في الأحجام الكبيرة، يصبح التدريع اقتصاديًا، لأنه ينمو تقريبًا كمربع نصف قطر المستعمرة. ينمو عدد الأشخاص ومساكنهم والمشعات لتبريدهم تقريبًا كمكعب نصف قطر المستعمرة.

• الجزيرة الأولى ، وهي مستوطنة ضمن نطاق برنال يبلغ عدد سكانها حوالي 10000 إلى 20000 نسمة.
• حلقة ستانفورد : بديل للجزيرة الأولى.
• لويس وان، ^{[ 47 ]} عبارة عن أسطوانة نصف قطرها 250  مترًا مزودة بدرع إشعاعي ثابت. يحمي هذا الدرع أيضًا الفضاء الصناعي ذي الجاذبية الصغرى. يبلغ طول الجزء الدوار 450 مترًا ويحتوي على عدة أسطوانات داخلية، بعضها يُستخدم في الزراعة.
• الجزيرة الثالثة أو أسطوانة أونيل ، وهو تصميم أسطواني أكبر (نصف قطر 3.2 ^{[ 48 ]} أو 4 ^{[ 49 ]} كم وطول 32 كم).
• أسطوانة ماكيندري ، وهي مفهوم آخر يستخدم أنابيب الكربون النانوية، عبارة عن أسطوانتين متقابلتين على غرار مفهوم الجزيرة الثالثة، ولكن يبلغ نصف قطر كل منهما 460 كم وطولها 4600 كم (مقابل نصف قطر يتراوح بين 3.2 و4 كم وطول 32 كم في الجزيرة الثالثة). ^{[ 50 ]}
• كالبانا وان، بنسختها المعدلة، ^{[ 24 ]} عبارة عن أسطوانة قصيرة نصف قطرها 250 مترًا وطولها 325 مترًا. تبلغ سماكة التدريع الإشعاعي 10 أطنان/م² ^وهي قابلة للدوران. تحتوي على عدة أسطوانات داخلية للزراعة والترفيه. صُممت لاستيعاب 3000 ساكن. ^{[ 51 ]}

• يدعو مفهوم "عالم الفقاعات" أو "الداخل/الخارج"، الذي ابتكره داندريج إم. كول عام 1964، ^{[ 11 ]} إلى حفر نفق عبر المحور الأطول لكويكب معدني كبير وملئه بمادة متطايرة ، ربما الماء. يُبنى عاكس شمسي ضخم بالقرب منه، لتركيز حرارة الشمس على الكويكب، أولًا للحام وإغلاق نهايتي النفق، ثم بشكل أكثر انتشارًا لتسخين السطح الخارجي بالكامل ببطء. مع تليين المعدن، يتمدد الماء الموجود بالداخل ويزيد من حجم الكتلة، بينما تساعد قوى الدوران في تشكيلها على هيئة أسطوانية. بمجرد تمددها وتركها لتبرد، يمكن تدويرها لتوليد جاذبية زائفة طاردة مركزية، وملء داخلها بالتربة والهواء والماء. من خلال إحداث انتفاخ طفيف في منتصف الأسطوانة، يمكن تكوين بحيرة حلقية الشكل. تسمح العواكس بدخول ضوء الشمس وتوجيهه إلى حيث الحاجة. تتطلب هذه الطريقة وجودًا بشريًا وصناعيًا كبيرًا في الفضاء لتكون قابلة للتطبيق. وقد شاع هذا المفهوم بفضل مؤلف الخيال العلمي لاري نيفن في قصصه المعروفة باسم "الفضاء المعروف" ، حيث وصف هذه العوالم بأنها الموائل الرئيسية لسكان حزام الكويكبات ، وهي حضارة استعمرت حزام الكويكبات .
  • "عالم الفقاعات" هو أيضًا اسم لمفهوم مختلف للمستوطنات الفضائية، طرحه داني إيدر عام 1995 ^{[ 52 ]} (ويُعرف أيضًا باسم عالم إيدر ^{[ 53 ]} ). وهو عبارة عن غلاف كروي رقيق نسبيًا يُحيط بكتلة من الغاز كبيرة بما يكفي لتماسكها بفعل الجاذبية. إذا استُخدم الهيدروجين كغاز، فسيكون نصف قطر الغلاف حوالي 240,000 كيلومتر. أما السطح الخارجي للغلاف، فسيكون عبارة عن حيز معيشيّ بسماكة 2,400 كيلومتر (مملوء بهواء صالح للتنفس)، مع غلاف خارجي إضافي (ربما مصنوع من 500 متر من الفولاذ) فوقه لحفظ الهواء.
• حوض الكويكبات ، وهي فكرة مشابهة لعالم الفقاعات، في رواية 2312 التي صدرت عام 2012 للكاتب كيم ستانلي روبنسون، كاتب الخيال العلمي الواقعي .
• حلقة بيشوب ، تصميم تخيلي يستخدم أنابيب الكربون النانوية : عبارة عن حلقة نصف  قطرها 1000 كيلومتر،  وعرضها 500 كيلومتر، وجدرانها الداخلية لحفظ الغلاف الجوي  بارتفاع 200 كيلومتر. سيكون الموئل كبيرًا بما يكفي ليكون "بلا سقف"، مفتوحًا على الفضاء الخارجي من حافته الداخلية. ^{[ 54 ]}