El enfriamiento en el espacio es una dificultad bien conocida. Hay muchas consecuencias desagradables como falta de sigilo en el espacio , batallas espaciales difíciles que se convierten en guerras cortas de desgaste (porque tienes que empacar tus radiadores, inutilizándolos, o exponerlos, haciéndolos vulnerables), y muchas otras complicaciones. Esto no es solo un problema con las naves estelares, sino también con los planetas: incluso la civilización Kardashev tipo I tendrá problemas para mantener la calma si su uso de energía en un planeta ya los convierte en una civilización tipo I.
Pero, ¿qué pasa si uno considera usar un agujero negro como disipador de calor?
Parece bastante sencillo simplemente depositar el calor residual en el agujero negro, lo que tendría un aumento insignificante en su masa. Sin embargo, esto parece estar cargado con un montón de problemas que deben abordarse:
¿Se pueden resolver estos problemas (y quizás algunos otros problemas clave relevantes, que se pasan por alto en la lista) para utilizar un agujero negro como disipador de calor?
Si es así, ¿cómo?
Tengo que estar en desacuerdo con la mayoría de los puntos de estafador. Los problemas descritos son simplemente desafíos de ingeniería, no problemas fundamentales. Y de hecho, son problemas de ingeniería que, en cierta medida, ya han sido resueltos.
Lo primero que necesita es simplemente refrigeración. Si no desea que su nave espacial irradie energía térmica en todas las direcciones, entonces necesita bombear el calor que normalmente migraría a su casco a otro lugar. No es necesario que este vertedero de calor sea frío. Pero cuanto más caliente esté, más energía se requerirá simplemente para bombearle calor adicional, lo que a su vez aumenta la rapidez con la que sube su temperatura.
Los vertederos de calor tradicionales funcionarán si solo necesita esconderse por un corto tiempo, y luego puede liberar ese calor antes de que se caliente demasiado para controlarlo. Pero como habrás notado, el sigilo a largo plazo va a ser difícil. Entonces, ¿qué tal un agujero negro? No son una buena solución para una nave espacial. Suponiendo que se hayan dominado las enormes dificultades para crear y controlar uno, un pequeño agujero negro sería una excelente fuente de energía, un arma de destrucción "masiva", un método de propulsión, pero un disipador de calor realmente pésimo.
Conseguir el calor no es tan difícil como se supone. Simplemente usa un láser de refrigeración para enfriar su descarga de calor más tradicional y enfoca su láser en el agujero negro. Difícil, pero no tanto como la creación y el control.
Pero la radiación de Hawking no es tu amiga. Del artículo de wikipedia, la temperatura del agujero negro está dada por
Así que olvídate del agujero negro. Pero tenga en cuenta que ahora tenemos nuestro calor atrapado en un rayo láser. Lo bueno de un rayo láser es que no irradia en todas las direcciones. Para el sigilo, esto es útil: para que el enemigo te vea, tiene que ver el rayo, lo cual es muy poco probable. E incluso esa mínima probabilidad puede reducirse si tienes algún conocimiento de una dirección en la que es poco probable que esté el enemigo.
Ahora la situación real es un poco menos halagüeña. El espacio no está vacío. Hay algunas partículas que se interpondrán en el camino de su láser, dispersando la luz. Si su láser es lo suficientemente potente, esa dispersión puede detectarse a una distancia lo suficientemente cercana. Puede mitigar ese riesgo al difundir el haz sobre un área más grande, reduciendo la energía de la luz dispersada, pero con el riesgo de aumentar el tamaño de la región donde el láser es directamente observable. Es una compensación de sigilo cercano frente a sigilo a distancia.
Para una civilización, la situación es más halagüeña. Adelante, aprieta a Júpiter en un agujero negro. Mientras no te acerques demasiado, no sentirás efectos peores que los que sientes ahora. En lo que respecta a la radiación, los únicos problemas son esos malditos meteoritos y cometas que ocasionalmente caen, lo que emitirá algunos desagradables estallidos de radiación a medida que caen. Apunta tantos láseres de refrigeración como quieras. No vas a marcar la diferencia.
Pero incluso entonces, apuntar esos láseres al sol también funcionaría. Los láseres pueden estar fácilmente más calientes que la superficie del sol y sirven casi igualmente bien para la refrigeración. Al sol no le molestaría esta insignificante adición de calor, que luego sería irradiado de regreso al espacio disfrazado de radiación estelar ordinaria.
Tu problema está aquí
Parece bastante sencillo simplemente depositar el calor residual en el agujero negro.
Desafortunadamente esto no es cierto. El problema es que el calor no es algo que se pueda verter en un agujero negro. Para ser claros, el calor es solo el movimiento aleatorio de los átomos y las moléculas dentro de las sustancias. No hay una manera de simplemente "mover" eso a otra cosa, independientemente de la capacidad de su agujero negro para absorber cosas. Como referencia, si de alguna manera pudieras "mover" el calor sin generar más calor residual en el proceso, habrías inventado un demonio de Maxwell sin pérdidas , violado la segunda ley de la termodinámica, inventado una fuente de energía infinita y ganado todos los premios Nobel. en física para el resto de la historia, todo de una vez.
Solo hay una forma de arrojar calor a un agujero negro, que es convirtiéndolo en luz y enviando la luz a su agujero negro. Resulta que hay una forma de convertir el calor residual en luz. Se llama radiación térmica y todos los materiales lo hacen de forma natural y automática como consecuencia del calor. Tomar algo que está caliente y enfriarlo permitiéndole irradiar su calor como energía luminosa es, por supuesto, el bien conocido proceso de enfriamiento radiativo . El problema es que cuando intentas usar enfriamiento radiativo para enfriar algo, la cuestión de dóndela luz se va nunca es el problema. El problema más grande es la eficiencia. El enfriamiento radiativo es muy ineficiente, por lo que termina creando grandes "aletas" para aumentar el área de la superficie y generar la mayor cantidad de energía de enfriamiento posible. Por ejemplo, los radiadores del sistema de intercambio de calor activo de la ISS no son tan grandes como los paneles solares, pero siguen siendo una de las características más grandes de la ISS .
Todo esto significa que el factor limitante con el enfriamiento radiativo no es hacia dónde envías la luz; de hecho, normalmente ni siquiera te preocupas por eso. Enviarlo al espacio vacío es tan bueno como cualquier otra opción. El límite es su superficie total disponible para refrigeración. Poner un agujero negro en la mezcla no cambia nada de eso, por lo que no aporta ningún beneficio a su sistema de refrigeración. En resumen, volvemos al problema que está tratando de resolver en primer lugar: la única forma de descargar calor en los agujeros negros es mediante enfriamiento radiativo, y eso es lo que estaba tratando de evitar en primer lugar. En resumen:
If you came up with a way to efficiently convert waste energy into heat...
, quieres decir luz; la mayor parte del tiempo la energía desperdiciada es calor. Además, si encontrara una manera de convertirlo en luz, lo reabsorbería con sus paneles solares y lo usaría nuevamente.Pero, ¿qué pasa si uno considera usar un agujero negro como disipador de calor?
Sí, en un sentido simplista, los agujeros negros actúan como disipadores de calor. Pero si quieres usarlos para enfriar el calor generado por el uso de energía en un planeta de una civilización Kardashev tipo 2, son improbables, poco prácticos y demasiado peligrosos. La idea parece plausible si ignoras la física básica.
La proposición ignora en primer lugar la física de la radiación. La energía térmica se irradiará isotrópicamente, es decir, por igual en las tres dimensiones espaciales. Incluso un simple agujero negro con la masa de la Tierra (BH) tendrá aproximadamente el tamaño del punto completo al final de esta oración**.** El calor emitido tendría que concentrarse en un haz excesivamente estrecho. Si es posible, esto sería extremadamente peligroso. Afortunadamente, no es probable.
Imagine instalar un BH de masa terrestre en un planeta de una civilización K2. Habrá los problemas de la gravedad. Dos centros de gravedad. Uno, digamos, en el centro del planeta y el otro en su superficie. La ingeniería de mantener un BH de masa terrestre en ritmo de manera segura sería alucinante. Un desliz y es un desastre.
Parece bastante sencillo simplemente depositar el calor residual en el agujero negro.
No tan. Se necesitaría una tecnología "mágica" para concentrar la radiación térmica en un haz para cruzar los BH requeridos.
El concepto parte de una idea aparentemente plausible: los BH pueden actuar como disipadores de calor. No es factible extrapolar esta noción a sistemas de refrigeración a gran escala para una civilización muy avanzada más arriba en la escala de Kardashev. Si bien es posible contemplar las condiciones necesarias para que la tecnología funcione, esas condiciones necesarias solo resaltan los problemas reales que habría que superar. El problema es que son física básica.
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