Dispositivo cerca del sol para enfocar la energía al satélite en órbita terrestre para la generación de energía

Permítanme hacer este esquema un poco más seguro.

1. 100m x 100m? Escuchimizado. Yo digo que hagas que tu coleccionista sea enorme. Los bienes raíces son baratos en el espacio.

2. 1000 veces más cerca del sol está justo ahí haciendo el dulce amor solar, como lo ha señalado @AlexP. En su lugar, coloque su colector gigante en el punto de Lagrange L4 o L5. Sí, es más fresco cerca de casa, pero tampoco su colector necesita lidiar con una densidad de energía extrema. Y será más fácil enviar toda esa energía recolectada a... desde http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Mechanics/lagpt.html

3. La luna. En la luna hay menos multitudes de niños pequeños y animales adorables para que su láser fuera de control los incinere cuando no funcione correctamente. Además, no hay nubes de lluvia ni arco iris rebeldes que se interpongan en el camino de su láser. Sí, los láseres megaespaciales son más seguros apuntando a la luna.

4. ¿Qué hacer con toda esa energía en la luna? ¡Construye una majestuosa cúpula de placer, digo! Luego entre allí y haga todas las cosas que le encantaría hacer en la luna si solo tuviera inmensas cantidades de energía. Como extraer helio-3 y enviarlo a la tierra en buques de carga, allí para impulsar reactores de fusión.

¿Lentes? Estás pensando demasiado pequeño, mi amigo. Un láser fotosférico puede proporcionar tanta energía que estarás cultivando papas al aire libre en la luna Tritón en la órbita de Neptuno

El truco consiste en utilizar la fotosfera solar como medio láser, lo que le permite escalar el láser a niveles de potencia inimaginables sin todo el alboroto de los colectores solares, haces de electrones gigantes, imanes ondulantes, rejillas de difracción, etc. Los fundamentos de la idea se pueden encontrar en un artículo titulado " Construyendo estrellas láser artificiales por John Talbot ".

1. Espejos orbitales

El método del espejo extraería la energía del láser mediante la creación de una cavidad resonante en la que la radiación haría múltiples pasadas aumentando drásticamente la ganancia efectiva. Idealmente, la ruta sería perpendicular a cualquier gradiente de velocidad para reducir el efecto Doppler y aumentar la coherencia y, por lo tanto, la directividad. El rayo láser se emite tangencialmente a la superficie de la estrella.

Sherwood (1988) describió un pelotón de espejos orbitales alrededor de Marte o Venus para extraer un rayo láser de CO2 coherente y dirigido del medio de ganancia. Él prevé el uso como medio de transmisión/propagación de toda nuestra cultura a una futura nano-civilización establecida en varios otros sistemas solares a lo largo de nuestro vecindario galáctico.

Los espejos externos a la atmósfera estelar reducirían los problemas de erosión y desviación orbital por los vientos estelares violentos y corrosivos. Aunque los pares de espejos serían ideales para extraer energía dirigida del medio de ganancia, existen limitaciones de potencia debido a la reflectividad finita de los espejos (que absorben una fracción pequeña pero dañina de la radiación). Para superar este problema, se podrían construir espejos más grandes para distribuir la carga de calor y reducir el patrón de difracción de Airy (divergencia del haz). Sin embargo, los espejos grandes son extremadamente vulnerables a los desechos orbitales, como un encuentro con un puñado de arena de una órbita que se cruza, etc.

Los grandes espejos actuarán como velas solares, este efecto secundario podría usarse para mantener un satélite estacionario (statite) sobre la ubicación deseada cerca del limbo solar. (ver artículos sobre 'statites' de RL Forward) La presión de fotones de los fotones láser y la fotosfera podría ajustarse para compensar exactamente la fuerza gravitatoria solar y evitar que la statita suspendida caiga sobre la superficie de la estrella. La conservación del impulso impartiría un impulso de 2p cada vez que un fotón rebotara en el espejo. Para una cavidad óptica de paso múltiple, el fotón viaja de un lado a otro muchas veces estimulando las emisiones en cada paso. La fuerza sobre los espejos de esta presión de fotones en combinación con la presión de fotones de la estrella' La fotosfera de s actúa como una vela solar y puede diseñarse para equilibrar exactamente la fuerza gravitatoria interna que atrae el espejo hacia la estrella. Estas tres fuerzas de contrapeso podrían aprovecharse para mantener el espejo estacionario contra la atracción gravitatoria de la estrella. ('statites' o satélites estacionarios por RLForward). Muy cerca de la estrella puede haber una desviación de 1 sobre la ley de r cuadrado por dilución del efecto de radiación del ancho angular finito del disco solar.

Si se utilizan más de dos espejos, se podría producir un láser de anillo, la radiación haría numerosos viajes casi circulares alrededor del sol; en otras palabras, ¡un tiovivo de fotones girando a la velocidad de la luz!

El esquema del espejo producirá una estrella láser artificial, que aparecería como un punto extremadamente brillante en el limbo de la estrella madre. El disco de la estrella sería difícil de distinguir en el resplandor de este punto 'similar a una estrella'. Si tomamos fotografías del sol y tenemos cuidado de enmascarar el punto brillante, notaremos un disco tenue, correspondiente a la luz del sol 'natural' subyacente. Aunque la mayoría de las estrellas están demasiado lejos para resolver su disco, los astrónomos aficionados podrían observar fácilmente los espectros inusuales de las estrellas láser.

Para enviar el rayo a donde quieres que vaya, se necesitará una serie de enormes espejos o lentes Fresnel en el espacio libre para dirigir el rayo, esto es similar a los planes de Robert L Forward de usar súper láseres para impulsar velas ligeras para estrellas lejanas.

Sistema de vela láser de Robert Forward. La enorme lente fresnel dirige el haz.

La modulación de esta cantidad de energía láser para alimentar la Tierra es una cuestión de calcular la cantidad de plasma láser que se necesita para una potencia de salida particular, dimensionar los espejos de la fotosfera en consecuencia y, si es necesario, dividir el haz en su camino hacia la Tierra y dirigir parte de él. a otros objetivos cooperativos. Es importante modular el haz a una frecuencia en la que haya una "ventana" atmosférica para pasar al suelo, y luego el haz es recogido por celdas solares de alta eficiencia (que pueden funcionar a un alto nivel de eficiencia ya que se adaptarán a la frecuencia del láser).

Los problemas como el rechazo de calor se dejarán como un ejercicio para el lector, pero no habrá necesidad de centrales térmicas, nucleares, hidroeléctricas u otras si está aprovechando la energía del Sol en esa escala.

Un problema que tendrá es que su satélite de retransmisión estará detrás del planeta parte del tiempo, e incluso si tiene varios satélites, se divertirá tratando de evitar quemar una trinchera en todo el mundo mientras tu cambias...

Incluso si evita eso, sospecho que la etapa final, tratar de llevar la energía al nivel del suelo, probablemente tenga efectos muy desagradables en el sistema meteorológico mundial. Incluso las pérdidas más pequeñas arrojarán grandes cantidades de energía a la atmósfera.

El comentario de BrettFromLA plantea otro problema: no se preocupe por las averías accidentales, esta cosa sería un arma enormemente peligrosa... ¿En quién confía para controlarlo cuando quien lo hace puede brindar por sus enemigos ajustando la orientación? ¿Y quién necesita armas nucleares cuando lo único que necesitan sus facciones terroristas es un paquete de espejo desechable que puedan dirigir hacia el rayo? solo tiene que durar unos segundos para freír una ciudad que no te gusta...

Un gran espejo curvo, o un conjunto de espejos planos en diferentes ángulos para aproximarse a un gran espejo curvo, podría ser más económico que una lente gigante. O un anillo de espejos curvos más pequeños en diferentes puntos de la órbita, de modo que, en cualquier momento, solo unos pocos de ellos estén en el lado equivocado del sol para emitir luz a su receptor.

Y sí, tiene razón, ponerlo más cerca del sol significa que puede concentrar más energía por metro cuadrado de espejo, reduciendo potencialmente los costos.

Sin embargo, no demasiado cerca del sol, o el ahorro de costos se pierde en los sistemas de enfriamiento para evitar que se derrita.

También puede tener sentido desde el punto de vista económico tenerlo en órbita no demasiado lejos de un asentamiento humano, de modo que cuando necesite repararse no tenga una brecha de diez minutos luz entre sus ingenieros y sus bots de reparación o un viaje de seis meses para enviar bots de reemplazo.

Me parece razonablemente plausible. el único punto es que un dispositivo de lente tan cerca del sol necesita alguna tecnología especial para manejar la radiación, de lo contrario, simplemente se derretirá y también necesitará un sistema de propulsión para mantenerse en el camino correcto para enfocar la energía en la órbita terrestre.

Hay un concepto que ha existido en la ciencia ficción durante bastante tiempo y que es similar a lo que estás buscando: una Esfera Dyson .

Una lente no funcionaría, pero es posible que pueda recolectar suficiente energía de una superestructura de este tipo para que el costo de transmisión valga la inversión. Obviamente, capturar "la mayor parte o la totalidad" de la salida de su propio sol sería un suicidio, pero podría haber un punto óptimo. De todos modos, esta idea es relevante para sus intereses.

Una esfera de Dyson es una megaestructura hipotética que abarca completamente una estrella y captura la mayor parte o la totalidad de su potencia de salida. La primera mención conocida del concepto de una estrella encerrada por una esfera se encuentra en un mito de la creación religiosa indoeuropea temprana que describía al sol prenatal como encerrado (aprisionado) por una roca.[1] La primera descripción contemporánea de la estructura fue de Olaf Stapledon en su novela de ciencia ficción Star Maker (1937), en la que describió "mundos construidos a partir de una serie de esferas concéntricas" y una formación natural similar a escala galáctica de una "esfera rocosa que una vez había sido una galaxia". El concepto fue popularizado más tarde por Freeman Dyson en su artículo de 1960 "Búsqueda de fuentes estelares artificiales de radiación infrarroja". [2] Dyson especuló que tales estructuras serían la consecuencia lógica de las crecientes necesidades energéticas de una civilización tecnológica y serían una necesidad para su supervivencia a largo plazo. Propuso que la búsqueda de tales estructuras podría conducir a la detección de vida extraterrestre avanzada e inteligente. Los diferentes tipos de esferas de Dyson y su capacidad de recolección de energía corresponderían a niveles de avance tecnológico en la escala de Kardashev.

Desde entonces, se han propuesto otras variantes de diseño que implican la construcción de una estructura artificial o una serie de estructuras para abarcar una estrella en ingeniería exploratoria o se han descrito en ciencia ficción con el nombre de "esfera Dyson". Estas propuestas posteriores no se han limitado a las estaciones de energía solar, y muchas involucran elementos habitacionales o industriales. La mayoría de las representaciones ficticias describen una capa sólida de materia que encierra una estrella, que se considera la variante menos plausible de la idea. En mayo de 2013, en el Simposio Starship Century en San Diego, Dyson repitió sus comentarios de que deseaba que el concepto no llevara su nombre.