Paneles neutrinovoltaicos

Podemos generar energía pseudo interminable a partir de todo tipo de partículas que impactan en todo tipo de superficies. Comenzando con los fotones de luz visible más comunes. Los paneles fotovoltaicos hechos en la Tierra (también conocidos como paneles solares) pueden durar más de 20 años, convirtiendo los fotones en energía mientras los paneles estén al sol, degradándose lentamente por la exposición a los rayos UV y los impactos de granizo.

Si aumentamos la artesanía y mantenemos alejado el granizo, los paneles fotovoltaicos deberían poder durar mucho tiempo. Poner en marcha la artesanía es solo un factor de la narración de la historia: ¿qué tan bien hecha estaba tu nave alienígena? Si la cosa sigue en pie después de 130,000 años, supongo que son bastante buenos, así que si la nave tuviera paneles solares y alguna vez vio el sol, ¡probablemente también funcionarían!

Desafortunadamente, su nave no está expuesta a la luz solar directa, por lo que debemos abandonar los fotones y pasar a otra partícula.

Podrías usar paneles betavoltaicos si estás cerca de la radiación. Estos son algo real que los terrícolas pueden hacer y pueden usar para alimentar dispositivos de baja potencia durante largos períodos de tiempo al convertir la radiación beta en energía.

Los paneles alfavoltaicos también son una cosa: podemos usar partículas alfa para generar energía.

Los dispositivos gamma voltaicos también son una cosa, podemos usar partículas gamma para generar energía.

Creo que ves a dónde va esto: los humanos ya tienen generadores alimentados por luz visible, alfa, beta y gamma. Solo necesita encontrar una partícula que pueda llegar hasta el barco sin desperdiciar energía golpeando la molesta suciedad o el agua.

Los neutrinos son su respuesta: viajan básicamente a través de todo, excepto los paneles especialmente hechos en la nave, diseñados exactamente para este propósito, que han estado recibiendo energía del sol durante algunas horas todos los días cuando la rotación de los planetas alinea los paneles con el sol y reciben varios kW de Neutrinos.

Copiando algunas matemáticas de PCMan:

7e10 neutrinos solares por cm2 por segundo. La mayoría de estos son de fusión p+p, por lo tanto, 400keV. Entonces 0.004486 julios por segundo por cm2. Eso es un pequeño pero respetable 44,9 vatios por metro cuadrado.

Puede modificar la cantidad de energía que recibe realmente la nave variando los tamaños de los paneles, la ubicación de la nave y la orientación de la nave hasta que los números tengan sentido. (La alineación óptima son los paneles perpendiculares al plano de la eclíptica) Si el barco tiene, digamos, 30 metros cuadrados de paneles, eso es un poco menos de 1,5 kW de potencia en la alineación máxima, pero probablemente siga una onda sinusoidal hasta su punto máximo. Si se usa para cargar algunos condensadores que duran la "noche", es capaz de producir una constante, digamos, 100 vatios. Eso no es suficiente para alimentar la computadora o los sensores o algo más que unas pocas luces de emergencia tenues, pero definitivamente es suficiente para mantener congelada a la tripulación ya congelada en cápsulas aisladas durante otras 24 horas en modo de preservación de emergencia.

Tiene sentido incluir una fuente de energía como esta. Si me estoy congelando para un viaje espacial de larga distancia. Me gustaría saber que si el reactor falla y el generador de respaldo se queda sin combustible, hay otra fuente de energía de respaldo que funciona en casi cualquier lugar y no me va a matar si está en la sombra.

Un agujero negro con una masa de 3,6 millones de toneladas tiene una vida útil de 130 000 años y emitirá$2 \cdot 10^{13}$W. Aumente ligeramente la masa y podrá prolongar la vida útil como desee.

Luego aplique el HandyWavy$^{TM}$pila para convertir la radiación de Hawking emitida por el agujero negro en energía utilizable.

No olvides poner en la balanza también los robots de mantenimiento y reparación y sus necesidades energéticas.

Energía geotermica.

La nave ha extendido una punta de metal larga y duradera 20 km hacia el manto superior. El calor se conduce por este pico hasta el barco, donde alimenta un motor Stirling en el diferencial de temperatura entre el manto y las aguas frías donde se encuentra el barco.

La nave se detuvo en un lugar donde el manto estaba lo suficientemente cerca de la superficie para acceder. Esto fue a propósito: la nave exploró dichas áreas antes de aterrizar. Este barco está diseñado para mantener las cámaras de hibernación utilizando energía geotérmica.

Podrías usar RTG , tal como lo hacen los humanos para algunas de nuestras naves espaciales. Solo necesita seleccionar el radioisótopo que durará más. Los humanos han usado hasta Americio-241, que tiene una vida media de 432 años, pero podrían usar radioisótopos con una vida media más larga , por ejemplo, el torio-230 que tiene una vida media de unos 75 mil años. Pero sus requisitos de energía probablemente deberían ser modestos para funcionar con una fuente de energía tan duradera (o tener mucha).

Sin embargo, si necesita mayores capacidades de sobretensión, usaría RTG para cargar un supercondensador, que luego podría proporcionar una potencia mucho mayor a la vez, pero necesitaría mucho tiempo para recargarse nuevamente.

Baterías de antimateria

Creo que la antimateria se adapta bien a su caso de uso.

Beneficios de la antimateria

1. Muy simple para moderar la cantidad de consumo, umbral de potencia mínimo bajo

Su extracción de energía es directamente proporcional a la cantidad de masa que ingresa al sistema. Muchos otros sistemas de energía como Fusion, Fission o Hawking Radiation tienen umbrales de salida mínimos o requieren una cantidad mínima de energía para autosostenerse.

Si no desea obtener energía de una batería de antimateria, simplemente no ingresa masa, por lo que tiene una generación de energía mínima de 0, en principio.

Por supuesto, los campos de contención, etc. seguirán teniendo algún tipo de "atracción de vampiros", pero como porcentaje de la producción total, debería ser mucho más bajo que las alternativas de la competencia.

2. Densidad de energía extremadamente alta

Como fuente de combustible, es casi imposible vencer a la antimateria. Si desea una conversión de masa -> energía de cualquier tipo, esta sería la forma de hacerlo, ya que la energía contenida en su masa de reacción es igual a MC ^ 2. Es difícil cuantificar las demandas de energía de su nave espacial, pero un gramo de antimateria podría alimentar a LA durante aproximadamente 2 años, más o menos.

3. Simplicidad mecánica

Para desencadenar una reacción que genera energía, basta con tocar el anti-hidrógeno. Aunque los campos de contención no son triviales para diseñar, esto es bastante simple: es solo una jaula magnética en una cámara de vacío. Podría ser completamente de estado sólido, en principio. La parte difícil de generar poder a partir de la antimateria es simplemente obtener antimateria en primer lugar, pero sus alienígenas mágicos obviamente ya han resuelto ese problema.

4. Completamente autónomo

Un sistema de generación de energía de antimateria no requiere ninguna fuerza externa que opere sobre él para producir energía; no necesita ser golpeado por fotones o neutrinos, experimentar interacciones gravitacionales significativas, etc. Esto significa que puede continuar operando en cualquier lugar, bajo cualquier condición. , siempre que no se agote la masa reactiva. Como beneficio adicional, debido a que es totalmente autónomo, también puede ser casi indetectable (con protección adecuada). Una fuente de energía que reacciona a entradas externas, como un generador de ondas de gravedad o incluso paneles voltaicos de neutrinos, dejaría algún tipo de rastro al robar energía de su entorno, mientras que este sistema solo dejaría calor residual.

Inconvenientes de la antimateria

Hay, por supuesto, algunos problemas con esta solución que pueden hacerla inadecuada para su historia.

1. Masa mínima

Necesita una cantidad de masa de reactivo igual a, bueno, E/C^2. Entonces, dependiendo de los gastos 'E' totales durante 130 milenios, eso podría ser bastante sustancial.

2. Agotable

Su fuente de alimentación es una batería realmente excelente, pero es solo una batería. Puede secarse. Eventualmente.

3. Requiere mantenimiento

Este no es un inconveniente exclusivo de la antimateria, ya que se aplica a todas las opciones posibles de generación de energía, pero es algo en lo que hay que pensar.

La entropía existe.

No puedes escapar.

Todo, y me refiero a todo, se degrada hasta cierto punto con el tiempo. No puede pasar una corriente constante a través de un cable y esperar que se mantenga impecable: necesitará algo para reemplazar los conductos de energía, los electroimanes, etc. existen sin sufrir desgaste.

Su nave requerirá algún sistema o personal robótico que sea capaz, en principio, de reemplazar y adaptar cualquier componente individual de la nave. Dada la tecnología futura avanzada como la impresión molecular y/o las fraguas atómicas, no es inconcebible que pueda existir un equipo de reparación perfecto (o lo suficientemente perfecto en el transcurso de este período de tiempo), pero necesitaría tener uno, y necesitaría estar activo periódicamente para afectar las reparaciones.

Una masa bastante pequeña de antimateria, con un sistema de conversión adecuado (que se deja como ejercicio), se mantendrá durante mucho tiempo (suponiendo que la botella magnética y el vacío se mantengan) y proporcionará suficiente energía para hacer funcionar sistemas mínimos durante ese tipo de período de tiempo.

Lo que plantea la pregunta de por qué alguien diseñaría un barco con ese tipo de resistencia. Aunque construimos submarinos que pueden pasar años sin recargar combustible, la duración de la misión suele ser de seis meses porque ese es el límite de suministros consumibles que el barco puede transportar (los alimentos congelados y los ingredientes para cocinar a bordo son los límites principales).

Una posibilidad es que las cápsulas de hibernación requieran una potencia mínima en comparación con el funcionamiento normal de la nave; por ejemplo, si tienen un aislamiento capaz de contener, digamos, nitrógeno líquido durante siglos sin una entrada externa, los sistemas de energía y refrigeración a bordo solo necesitan eliminar la pequeña fuga de calor residual. Eso permitiría que un barco capaz de viajar unos pocos años descanse de esta manera durante decenas de miles de años en una situación de emergencia.

No hay energía libre real, PERO tal vez los extraterrestres puedan recolectar energía de fuentes que rara vez se agotan:

• Gravedad
• Neutrinos
• Campos magnéticos
• Ondas de espacio-tiempo

Los generadores deben estar hechos de materiales extremadamente duraderos y las conversiones de energía deben ser de estado sólido para evitar la corrosión y la abrasión.

Las cámaras de hibernación deben ser extremadamente herméticas y deben poder llegar a 0 reacciones en su interior utilizando muy poca energía para mantener este estado.

Batería atómica de Technitium-99. Tiene una vida media de 211.000 años. Esta es una tecnología ultra simple que podemos producir hoy. Tus alienígenas mantienen una batería atmoica en cada una de sus naves como apoyo vital de respaldo. Las cosas van mal en el espacio; los reactores se derriten, los generadores fallan y los motores explotan. Podrían pasar miles de años antes de que un barco de rescate lo alcance, o cien mil años para que su impulso lo lleve de regreso a una ruta comercial. Cuando las cosas van mal, los alienígenas se refugian en las cápsulas de hibernación y esperan. Las baterías atómicas son cuatro veces más grandes de lo necesario, por lo que podrían alimentar su soporte vital hasta por 633,000 años. Tiempo más que suficiente.

El poder de la fusion.

La fusión nuclear puede salir del agua, por lo que un motor de bajo consumo podría durar una gran cantidad de tiempo, y si necesitaran más recursos, podrían recolectarlo lentamente del agua ambiental, extrayendo el preciado deuterio.

Podrían tener nanitos que se extrajeran de los recursos terrestres locales para ayudar a reparar cualquier daño y reemplazar las piezas rotas, junto con tecnología alienígena que hiciera más uso de sustitutos metálicos no metálicos para que no dependieran de materiales raros especiales.

La fuente de energía es mantenida por un enjambre de drones.

Una colonia de hormigas es esencialmente un solo organismo: un organismo con millones de ojos, extremidades y un apetito voraz.

Estas naves alienígenas están controladas por algún tipo de inteligencia a bordo, IA o alguna cosa orgánica horrible, y todas las funciones de la nave son realizadas por drones que controla. Cada barco tiene una variedad de drones para manejar la variedad de trabajos en un barco: un pequeño conjunto de drones grandes para tareas pesadas como esperar a los ocupantes, hacer ingeniería pesada o cargar carga, y un gran enjambre de pequeños drones para manejar tareas como limpieza interior, reparación exterior del casco o trabajos electrónicos.

La fuente de energía del barco normalmente no tiene una vida operativa de 130.000 años. Pero cuando una nave de este tipo se encuentra varada en un planeta, naturalmente dirige su atención a la supervivencia a largo plazo, tanto la propia como la de los pasajeros. Ha estado enviando su ejército de nanomáquinas al medio ambiente para buscar energía y materiales.

Durante milenios, este barco ha reabastecido, reparado, actualizado y finalmente reemplazado su fuente de alimentación muchas veces. Sin duda ha inventado algunas ideas verdaderamente novedosas en su desesperación. Tal vez en tiempos difíciles, incluso ha canibalizado a algunos de sus pasajeros dormidos (o sus crio-camas) cuando escaseaban los elementos que tanto se necesitaban.

La única manera de que la luz de un porche permanezca encendida tanto tiempo es que alguien esté adentro atendiéndola. Entonces, haz que la luz del porche sea ese alguien.

Posible diseñar para

Es posible usar isótopos de radio con vidas medias comparables, es decir, una vida media de 100k años, y una gran parte de ellos, pero eso requeriría una planificación previa para quedarse tanto tiempo. Así que no es plausible. Es posible tener baterías convencionales lo suficientemente grandes, si fue planeado y el consumo es lo suficientemente bajo.

Las baterías no son la respuesta

Pero el punto es discutible porque parece inverosímil que las personas planeen quedarse atrapadas en un lugar que no eligieron durante más de 100 mil años, poca ganancia, mucho riesgo, mucho costo. A menos que, tal vez, estuvieran tratando deliberadamente de evitar algo. Es decir, el almacenamiento a largo plazo no es la respuesta.

Sistema de energía de fusión de bajo mantenimiento

En mi opinión, la mejor apuesta es solo una fuente de alimentación de bajo mantenimiento con mantenimiento automatizado. Con pares y repuesto de todos los componentes. Este tipo de sistema sería útil en casi todas las situaciones.

Es decir, tener tres plantas primarias de energía de fusión nuclear, par y repuesto. Un sistema automatizado redundante de mantenimiento y reparación. Un sistema redundante que puede fabricar más unidades de reparación que pueden reparar la fuente de alimentación y el sistema de fabricación, y cualquier otro sistema a bordo, como el sistema de hibernación.

Hay agua disponible para que el combustible pueda ser recolectado y almacenado. SI la nave estuviera en el espacio cometas, todos los gigantes gaseosos tienen hidrógeno como combustible. Así que mucho combustible.

Un sistema de energía de fusión como este es bueno para todo el servicio activo como una nave espacial. Se puede utilizar directamente como sistema de propulsión. Un sistema de alta utilidad es más plausible que los sistemas hipotéticos situacionales.

Solo esa planta de energía de barco estándar.

Entonces, con la fusión y un buen sistema de mantenimiento automatizado, podría mantener la energía durante mucho tiempo. Con un sistema de mantenimiento que por alguna cadena de eventos no despertó a nadie.