Künstliche SchwerkraftBearbeiten
Die Zylinder drehen sich, um auf ihrer Innenfläche künstliche Schwerkraft zu erzeugen. Bei dem von O’Neill beschriebenen Radius müssten sich die Habitate etwa achtundzwanzig Mal pro Stunde drehen, um eine normale Erdgravitation zu simulieren; das entspricht einer Winkelgeschwindigkeit von 2,8 Grad pro Sekunde. Forschungen über die menschlichen Faktoren in rotierenden Bezugssystemen haben ergeben, dass bei solch geringen Rotationsgeschwindigkeiten nur wenige Menschen aufgrund der auf das Innenohr wirkenden Corioliskräfte seekrank werden würden. Die Menschen wären jedoch in der Lage, durch Drehen des Kopfes die Dreh- und Gegenrichtung zu erkennen, und herunterfallende Gegenstände würden um einige Zentimeter abgelenkt. Die zentrale Achse des Habitats wäre ein Bereich ohne Schwerkraft, in dem Freizeiteinrichtungen untergebracht werden könnten.
Atmosphäre und StrahlungEdit
Das Habitat sollte Sauerstoff mit einem Partialdruck enthalten, der in etwa dem der irdischen Luft entspricht, d.h. 20 % des Luftdrucks auf Meereshöhe der Erde. Außerdem sollte Stickstoff hinzugefügt werden, um weitere 30 % des Erddrucks zu erreichen. Diese Halbdruckatmosphäre würde Gas einsparen und die erforderliche Stärke und Dicke der Habitatwände verringern.
In diesem Maßstab bieten die Luft innerhalb des Zylinders und die Hülle des Zylinders einen ausreichenden Schutz gegen kosmische Strahlung. Das innere Volumen eines O’Neill-Zylinders ist groß genug, um seine eigenen kleinen Wettersysteme zu unterstützen, die durch Veränderung der inneren atmosphärischen Zusammensetzung oder der Menge des reflektierten Sonnenlichts manipuliert werden können.
SonnenlichtBearbeiten
Große Spiegel sind an der Rückseite jedes Fensterstreifens angelenkt. Die abgewinkelte Kante der Fenster zeigt zur Sonne. Der Zweck der Spiegel ist es, das Sonnenlicht durch die Fenster in die Zylinder zu reflektieren. Die Nacht wird simuliert, indem die Spiegel geöffnet werden und das Fenster den Blick auf den leeren Raum freigibt; dadurch kann auch Wärme in den Raum abgestrahlt werden. Tagsüber scheint sich die reflektierte Sonne mit der Bewegung der Spiegel zu bewegen, so dass ein natürlicher Verlauf des Sonnenwinkels entsteht. Obwohl es mit bloßem Auge nicht sichtbar ist, kann man beobachten, wie sich das Bild der Sonne aufgrund der Drehung des Zylinders dreht. Das von den Spiegeln reflektierte Licht ist polarisiert, was die bestäubenden Bienen verwirren könnte.
Um Licht in den Lebensraum eindringen zu lassen, verlaufen große Fenster über die gesamte Länge des Zylinders. Diese würden nicht aus einer einzigen Scheibe bestehen, sondern aus vielen kleinen Teilen, um katastrophale Schäden zu vermeiden, und so können die Aluminium- oder Stahlfensterrahmen den meisten Belastungen durch den Luftdruck des Habitats standhalten. Gelegentlich könnte ein Meteoroid eine dieser Scheiben zerbrechen. Dies würde zu einem gewissen Verlust der Atmosphäre führen, aber Berechnungen ergaben, dass dies aufgrund des sehr großen Volumens des Habitats keinen Notfall darstellen würde.
LageregelungBearbeiten
Das Habitat und seine Spiegel müssen ständig auf die Sonne ausgerichtet sein, um Sonnenenergie zu sammeln und das Innere des Habitats zu beleuchten. O’Neill und seine Studenten haben sorgfältig eine Methode ausgearbeitet, um die Kolonie kontinuierlich um 360 Grad pro Umlaufbahn zu drehen, ohne Raketen zu verwenden (die Reaktionsmasse abwerfen würden): Zunächst kann das Habitatpaar gerollt werden, indem die Zylinder als Impulsräder betrieben werden. Wenn die Drehung des einen Habitats leicht abweicht, drehen sich die beiden Zylinder umeinander. Sobald die von den beiden Drehachsen gebildete Ebene in der Rollachse senkrecht zur Umlaufbahn steht, kann das Zylinderpaar durch Ausüben einer Kraft zwischen den beiden sonnenzugewandten Lagern so ausgerichtet werden, dass es auf die Sonne zielt. Wenn man die Zylinder voneinander wegdrückt, werden beide Zylinder gyroskopisch präzessiert und das System giert in die eine Richtung, wenn man sie aufeinander zudrückt, giert es in die andere Richtung. Die gegenläufig rotierenden Habitate haben keinen gyroskopischen Nettoeffekt, so dass diese leichte Präzession während der gesamten Umlaufbahn des Habitats fortbestehen kann und es auf die Sonne ausgerichtet bleibt. Dies ist eine neuartige Anwendung von Kontrollmomentkreiseln.