thumb|right|Vista exterior e interior, representación por Donald E. Davis. thumb|right|Vista exterior de un toro de Stanford. En la parte inferior central se ubica el espejo solar primario no giratorio, que refleja la luz solar en el anillo angulado de espejos secundarios ubicados alrededor del eje. Pintado por Donald E. Davis. thumb|right|Interior de un toro de Stanford, pintado por Donald E. Davis. thumb|right|Vista en corte de un toro de Stanford.
El toro de Stanford es un diseño propuesto por la NASA para un hábitat espacial capaz de albergar a 10.000 residentes permanentes.Johnson. NASA Study, pg 1, "The Overall System", pg 60, Summary Consiste en un toroide con un diámetro de 1790 m que gira una vez por minuto para proveer una gravedad artificial de 1 g debido a la fuerza centrífuga.
Origen El toro de Stanford fue propuesto durante el Estudio de Verano de la NASA en el año 1975, realizado en la Universidad de Stanford, con el propósito de especular acerca de diseños para futuras colonias espacialesJohnson. NASA Study, pg VII, "Preface" (posteriormente, Gerard K. O'Neill propuso su Isla Uno o esfera de Bernal como una alternativa al toro).Gerard K. O'Neil, "The High Frontier", William Morrow & Co., 1977, p149 Posteriormente, en 1977, fue publicado el libro Space Settlements - A Design Study (Asentamientos espaciales - Un estudio de diseño), escrito por Richard D. Johnson y Charles H. Holbrow, con las conclusiones de dicho estudio, y el diseño concreto propuesto para el hábitat espacial. El toro de Stanford se refiere solo a esta particular versión del diseño, ya que el concepto de una estación espacial giratoria en forma de anillo fue previamente propuesta por Wernher von BraunVon Braun, W.:Crossing the Final Frontier, Colliers, March 22, 1952 y Herman PotočnikHermann Potočnik : The Problem of Space Travel (1929) y aparece ocasionalmente en la literatura de ciencia ficción, como por ejemplo en la tetralogía Mundo Anillo (1970-2004) de Larry Niven y en 2001: A Space Odyssey (novela) (1968) de Arthur C. Clarke.
Descripción Consiste de un toro o un anillo en forma de dónut, de un diámetro de 1,8 kilómetros (en el diseño específico del hábitat para 10.000 habitantes que fue descrito en el Estudio de Verano del año 1975, que ha de ser diferenciado del concepto genérico de estación espacial de rueda giratoria) que rota a una velocidad de un giro por minuto para proporcionar una gravedad artificial de entre 0,9 y 1,0 g en la parte interior del anillo externo, producto de la fuerza centrífuga.Johnson, NASA study, p46
La luz solar es proporcionada en el interior del toro por un sistema de espejos. El anillo está conectado a un eje a través de "radios de rueda", que sirven como conductos para las personas y materiales que se mueven desde y hacia el eje. Dado que el eje es el centro de rotación de la estación, tiene la gravedad artificial más baja y es el lugar más seguro para que una nave espacial atraque. La industria de gravedad cero sería realizada en un módulo no rotatorio conectado al eje del toro.Johnson. NASA Study, Chap. 5
El espacio interior del toro sería usado para vivir, y sería lo suficientemente grande para que un ambiente natural pudiera ser simulado; el toro sería como un estrecho, largo y recto valle glacial cuyos extremos se curvan hacia arriba y que finalmente se encuentran en la parte superior para completar un círculo. La densidad de la población sería similar a la de un suburbio denso, con parte del anillo dedicado a la agricultura en múltiples niveles y parte a viviendas.Johnson. NASA Study, Chap. 5
La luz solar penetra al interior del toro por un sistema de espejos elevados.
El diseño del toro de Stanford no fue concebido para un único asentamiento espacial aislado, sino como parte de un sistema para la colonización del espacio. Una parte de las personas que vivirían en la colonia trabajarían en la construcción de satélites de producción de energía solar, y de nuevas colonias, de modo que el hábitat fuera capaz de autorreplicarse, dando lugar finalmente a un sistema completo formado por múltiples toros de Stanford.
Forma seleccionada
El Estudio de Verano de la NASA de 1975 evaluó varias opciones para el diseño del hábitat espacial, incluyendo formas esféricas y cilíndricas, además de la toroidal. El toroide se eligió como la mejor opción, entre otras razones, porque minimizaba la cantidad de masa necesaria para tener la misma área y radio de rotación.
Características generales Localización: L5 Masa total: 10 millones de toneladas (incluyendo el escudo antirradiación (95% de la masa total), hábitat y atmósfera) Población: 10.000 personas Diámetro: 1.790 metros Circunferencia: 5.623,45 metros Rotación: 1 revolución por minuto Temperatura: 23 ± 8 °C Escudo anti-radiación (no giratorio): 1,7 metros de grosor, hecho de suelo lunar en bruto
Componentes thumb|400px|Collage de figuras y tablas del hábitat espacial Toro de Stanford, procedentes del libro «Space Settlements: A Design Study». Charles Holbrow y Richard D. Johnson, NASA, 1977. Tubo habitable (el toroide propiamente dicho), con un diámetro de 130 metros. 2/3 de su superficie están formados por placas de aluminio, y el 1/3 restante está compuesto por ventanas de cristal montadas sobre varillas de aluminio, para permitir que la luz solar penetre en el interior del toroide. Espejo principal, no giratorio, que dirige la luz solar hacia la esfera central. Esfera central, con un diámetro de 130 metros. Espejos secundarios rodean la esfera central y dirigen la luz solar hacia el tubo habitable. Esfera de fabricación (no giratoria), conectada al polo sur de la esfera central, con un diámetro de 100 metros. También está conectada a una caldera solar y al radiador del hábitat. Módulo de acoplamiento (no giratorio), conectado al polo norte de la esfera central, con un diámetro de 15 metros y una longitud de 60 metros. Radios: 6 radios de 15 metros de diámetro cada uno, que conectan la esfera central con el tubo habitable. Incluyen ascensores, cables de alimentación y conductos de intercambio de calor entre el toroide y la esfera central.
Distribución de la superficie y el volumen
La circunferencia del toroide propiamente dicho (unos 5.600 metros en total) se dividiría en 6 secciones de igual longitud. 3 de las secciones se destinarían a la agricultura, y las 3 restantes, a usos residenciales. Las secciones agrícolas y residenciales se alternarían. Una llanura central recorrería toda la longitud del toroide. Para ganar espacio, las estructuras se escalonarían sobre las paredes curvas del toroide, mientras que muchas instalaciones comerciales (tales como grandes tiendas, industria ligera o instalaciones mecánicas) quedarían por debajo del nivel de la llanura central. Según las figuras incluidas en el estudio, el suelo de la llanura se encontraría aproximadamente a 1/4 del diámetro del tubo sobre el fondo del toroide, y cada uno de los radios se conectaría al toroide en el centro de una de las 6 secciones.
Usos no agrícolas +UsoSuperficie utilizada (m2)Número de nivelesÁrea total disponible (m2)El área total disponible no siempre coincide exactamente con el producto de la superficie utilizada multiplicada por el número de niveles.Altura por nivel (m)Volumen (m3)NotasResidencial120.0004490.00031.470.000Incluyendo viviendas (37 m2/persona), espacio exterior privado y zona de acceso peatonal (12 m2/persona de espacios exteriores en total). Las viviendas son modulares, lo que permite viviendas agrupadas de uno o dos niveles, así como grupos de edificios de apartamentos de 4 o 5 plantas, y viviendas construidas en terraza, aprovechando los bordes de la llanura central que recorre el toroideTiendas10.000223.000492.000Los autores del estudio calcularon las necesidades de espacio a partir de recomendaciones que estiman 10 tiendas por cada 1.000 habitantesOficinas3.300310.000440.000Escuelas3.000310.0003,838.000Con centro multimedia comunitario. Los autores del estudio calcularon las necesidades de espacio para una población estudiantil del 10% de la población totalHospital3.00013.000515.000Hospital de 50 camas con todas las instalaciones necesariasLugares de reunión (iglesias, salones comunitarios, teatros)15.000115.00010150.000Ocio y entretenimiento10.000110.000330.000Todas las formas de entretenimiento comerciales, incluyendo las actividades en interiores y los restaurantesEspacios públicos abiertos100.0001100.000505.000.000Parques, zoológico, actividades recreativas al aire libre (natación, golf, áreas de juegos)Industria ligera20.000240.0006240.000Industria ligera de bienes personales, muebles, artesanía, etc.Almacenamiento10.000450.0003,2160.000Venta al por mayor y almacenamientoTransporte120.0001120.0006720.00015 metros de ancho habitual en las calles. Carretera de circunvalación alrededor del toroide, al borde de la llanura central. Sistema de transporte colectivo compuesto por una acera móvil, un monorraíl y un minibúsEquipos de conmutación de comunicaciones (para 2800 familias)500150042.000Distribución de comunicaciones y telefoníaTratamiento y reciclado de residuos y agua40.000140.0004160.000Incluyendo el suministro, retorno y reciclado de agua, y el tratamiento de aguas residualesSuministro y distribución eléctrica1.00011.00044.000Incluidas las subestaciones de transformaciónVarios10.000229.0003,8112.000Total466.000 -942.000 -8.233.000
Usos agrícolas UsoSuperficie utilizada (m2)Número de nivelesÁrea total disponible (m2)Altura por nivel (m)Volumen (m3)NotasZonas de cultivo147.0003440.000156.600.000Lista de cultivos: 38.000 m2 de sorgo (producción de 83 g/m2/día). 235.000 m2 de soja (producción de 20 g/m2/día). 72.000 m2 de trigo (producción de 31 g/m2/día). 36.000 m2 de arroz (producción de 35 g/m2/día). 9.000 m2 de maíz (producción de 58 g/m2/día). 52.000 m2 de verduras y hortalizas (producción de 132 g/m2/día). Cada una de las tres áreas destinadas a agricultura alberga los mismos cultivos. Parte de la producción se destina a la alimentación del ganado. Para obtener azúcar, se utiliza el sorgo. Se cultivan árboles frutales en parques y zonas residenciales, que proporcionan 250 g de fruta por persona y día, y sirven al mismo tiempo para fines ornamentales.Zonas para ganadería17.000350.00015750.000Cabaña de animales estable: 260.000 peces (0,1 m2 ocupados por cada uno). 62.000 pollos (0,13 m2 ocupados por cada uno). 28.000 conejos (0,4 m2 ocupados por cada uno). 1.500 bovinos (4 m2 ocupados por cada uno). Cada una de las tres secciones destinadas a agricultura alberga en torno a un tercio de los animales de cada especie. Se permite flexibilidad para que otros animales sustituyan parte de estas cifras (por ejemplo, los cerdos tendrían unos requisitos de superficie intermedios entre los de los conejos y los bovinos).Procesado, recogida, almacenamiento, etc. de alimentos13.000340.00015600.000Zona de secado agrícola27.000380.000151.200.000
Totales Superficie utilizada (m2)Área total disponible (m2)Volumen (m3)Notas670.0001.552.00017.383.000Sólo una parte de los 678.000 m2 de superficie total y los 69.000.000 m3 de volumen total del toroide son utilizados. La superficie total es el resultado de multiplicar la longitud del toroide a la altura de su centro (5215 m), por el ancho en ese mismo punto (130 m).
Construcción Con una masa de 10 millones de toneladas, se previó su construcción usando materiales en bruto extraídos desde la Luna y enviados al espacio usando una catapulta electromagnética, y recuperando los contenedores en el punto L2 usando un capturador de masa, para luego transportarlos al punto L5 donde ellos podrían ser procesados en una instalación industrial y comenzar la construcción del toro, solo los materiales que no pudieran ser obtenidos en la Luna serían importados desde la Tierra. También la minería de asteroides podría ser otra opción.
Proyecto de nave generacional