Fuente de energía para un buque de generación.

Hace mucho tiempo se envió una nave de generación para colonizar un planeta lejano. Sin embargo, la nave no pudo alcanzar su objetivo debido a problemas de navegación (lo que también significa que no tenían idea de en qué parte de la galaxia estaban realmente y cómo regresar a la tierra). Continuaron el viaje con la esperanza de encontrar eventualmente un planeta colonizable o volver a la Tierra.

Ahora está viajando por mucho más tiempo que su tiempo de viaje planeado originalmente, de hecho, un múltiplo de eso. Esto significa que, obviamente, cualquier suministro fijo de energía con el que el barco haya estado originalmente equipado se consume durante mucho tiempo. Entonces, la nave de alguna manera necesita recolectar energía del universo. No quiero que simplemente entre en órbita alrededor de una estrella y permanezca allí, sino que seguirá en su viaje interestelar.

Esto, por supuesto, plantea el problema de dónde obtiene la energía la nave. Veo las siguientes posibilidades:

  • Cosecha hidrógeno del espacio y lo utiliza para la fusión nuclear.
  • De vez en cuando se acerca a una estrella y refresca sus reservas de energía con energía solar (o mejor dicho, estelar), que luego utiliza hasta la próxima visita a un sistema estelar.

Sin embargo, dada la pequeña densidad de hidrógeno en el espacio y el largo tiempo de viaje entre los sistemas estelares (recuerde, esta es una nave de generación, por lo que no esperaría velocidades extraordinariamente altas), ambas opciones no me parecen demasiado convincentes.

¿Alguien tiene una solución mejor (o alternativamente, puede convencerme de que las dos soluciones no son tan malas como parecen)?

Tenga en cuenta que no necesito (en realidad, no quiero) una gran cantidad de energía, pero debería ser suficiente para mantener la nave espacial en funcionamiento y las personas vivas en ella.

Un estatorreactor Bussard debería garantizar un suministro de energía ilimitado. La baja densidad no es un problema, siempre que la pala del ariete sea lo suficientemente grande y la nave viaje a 0.xc
Encuentro la premisa realmente difícil de creer. Una nave de generación implica un viaje mSTL (mucho más lento que la luz), el Proyecto Orión asumió un bajo porcentaje de c como velocidad. Entonces, "no tener idea de dónde están" parece muy poco probable porque siempre estarás en las cercanías de la tierra.
Otro detalle difícil de creer es que una nave de generación se quedó sin energía. Los combustibles nucleares tienen densidades de energía muy altas, realmente no sería un problema tener mucho más de lo que se necesita. Y un barco de generación también tendría mucha agua de repuesto y probablemente otros compuestos con hidrógeno. Creo que lo primero que se les acabó sería propulsor. Aunque con la propulsión de pulso nuclear, el combustible nuclear y el propulsor serían algo intercambiables. De todos modos, reponer suministros requeriría detenerse en un sistema solar. Minar un objeto del cinturón de Kuiper podría ser la mejor solución.
Si ha pasado el campo magnético del sol (se ha aventurado más allá de la heliopausa), los protones (hidrógeno) que vuelan casi a la velocidad de la luz también podrían ser una fuente de energía potencial.
Otro comentario de "Encuentro la premisa realmente difícil de creer", aunque con cuatro años de retraso, porque hemos tomado muchas fotografías de las estrellas. Si podemos hacer esto ( youtu.be/37inzFez9vA ) ahora, imagina lo que podemos hacer para cuando lancemos la nave de generación.
El único escenario en el que las naves de generación más lentas que la luz podrían "perderse", es cuando comienzan a experimentar una fuerte distorsión del tiempo relativista, de modo que los años en la nave son milenios o peor. Le sugiero enfáticamente que lea "Tau Zero" de Poul Anderson, brinda una perspectiva muy informativa sobre todo este asunto.

Respuestas (6)

La idea del estatorreactor Bussard podría funcionar muy bien, si planifica su ruta correctamente.

Le preocupa la baja densidad numérica de átomos/iones de hidrógeno en el espacio exterior. Esta tabla muestra que esto es de hecho un problema bastante grande. Sin embargo, hay una solución, que es viajar casi exclusivamente, cuando sea posible, a través de nubes moleculares . Estas son franjas de espacio llenas de hidrógeno y helio donde nacen las estrellas. También tienen una densidad numérica muy atómica/iónica, aproximadamente 10 2 − 10 6 átomos por centímetro cúbico (lo que se traduce en 10 8 − 10 12 átomos por metro cúbico). Wikipedia dice que ~ 91% del medio interestelar es hidrógeno; las nubes moleculares podrían tener un porcentaje aún mayor. Iré con eso, y asumiré una densidad de 10 10 átomos por metro cúbico.

Estás en un barco de generación, por lo que lo más probable es que sea grande; después de todo, necesita tener suficientes suministros (no solo alimentos) para durar muchas décadas. Por lo tanto, colocar una pala grande en la parte delantera no debería causar un problema estructural sustancial. Digamos que la pala es circular, con un radio de un kilómetro. Eso se traduce en un área de 1 , 000 , 000 π metros cuadrados. Suponiendo que viaja a buen ritmo, por ejemplo, 20 kilómetros por segundo. Eso significa que cada segundo, su pala viaja a través 20 , 000 , 000 , 000 π = 2 π × 10 10 metros cúbicos de espacio. Con 10 10 átomos por metro cúbico, has recogido 2 π × 10 20 átomos en ese segundo. Si ~ 91% de esos son átomos de hidrógeno, has recogido 5.718 × 10 20 átomos de hidrógeno Con un átomo de hidrógeno que tiene una masa de una unidad de masa atómica ( 1.661 × 10 − 27 kilogramos); recoges 8.601 × 10 − 7 kilogramos de hidrógeno. Así que te llevará sobre 115 días para recolectar un kilogramo de hidrógeno.

Afortunadamente, la mayoría de las ideas de estatorreactores de Bussard tienen primicias mucho más grandes. Para recolectar un kilogramo de hidrógeno atómico por día, solo necesitaría una pala con un radio de 10.7 kilómetros. En una respuesta aquí , el usuario 23660 dijo que aproximadamente 0.0037681% de la masa se convierte en energía. Así que tienes 0.0037681 kilogramos de hidrógeno. A través de mi = metro C 2 , que se traduce en 3.387 × 10 14 Julios (usando C = 299 , 792 , 458 ) producida cada día, o una potencia de salida de 3.920 × 10 10 Julios por segundo.

En ese segundo, 3.920 × 10 10 Se han consumido julios de energía. La velocidad que di antes fue 20 kilómetros por segundo, por lo que la nave se ha ido 20 , 000 metros El trabajo se define como Fuerza × distancia ; configurando la energía utilizada como trabajo, obtengo una fuerza de aproximadamente 195 , 984 Newtons. Dado que la masa del barco es algo muy grande , no vas a tener una gran aceleración. Siempre puedes aumentar el tamaño de la pala: multiplicando el radio por X multiplicará el área por X 2 , y así multiplicar la cantidad de hidrógeno recogido por X 2 , siempre y cuando X esta en metros

Por supuesto, hay maneras de evitar esto. Por ejemplo, tal vez su barco sea propulsado por una vela solar . Una vela solar tarda un tiempo en alcanzar una velocidad de crucero decente, pero no necesita combustible. Además, tendrá aproximadamente el mismo tamaño que la pala, por lo que la pala no debería causar ningún arrastre adicional. Esto significa que toda la energía puede destinarse a mantener con vida a los habitantes del barco.

Sin embargo, las nubes moleculares no son fáciles de encontrar. Wikipedia ( el artículo de la nube molecular ) dice que solo componen el uno por ciento del medio interestelar total. Ay. Sin embargo, dice esto:

La mayor parte del gas molecular está contenida en un anillo entre 3,5 y 7,5 kiloparsecs (11.000 y 24.000 años luz) del centro de la Vía Láctea (el Sol está a unos 8,5 kiloparsecs del centro). Los mapas de CO a gran escala de la galaxia muestran que la posición de este gas se correlaciona con los brazos espirales de la galaxia.

Así que puedes pensar en ese anillo como un carril expreso para los estatorreactores Bussard. No he podido encontrar una imagen que muestre la ubicación, pero este documento (de pago) parece ser un buen comienzo. En resumen: elija las ubicaciones correctas (y lleve una vela solar para el viaje) ya que parece que estará bien con un Bussard Ramjet.

Me acabo de dar cuenta de que hay una laguna en esto (¡y me siento estúpido por no haberme dado cuenta antes!).

El avión suizo Solar Impulse tiene como objetivo dar la vuelta al mundo. Sin embargo, uno de los problemas es que debe volar durante la noche, donde no hay energía solar para recolectar. Solar Impulse soluciona este problema reuniendo energía adicional durante el día, almacenándola en baterías y usándola lentamente por la noche, mientras se reduce un poco. El estatorreactor también podría hacer esto, recolectando el exceso de hidrógeno y almacenándolo en tanques. El combustible agregaría masa extra, pero permitiría a la nave ir a nuevos lugares a lo largo de nuevas rutas.

Vi un papel en alguna parte, que decía que BR no funcionaría, creo que ahuyentan a la H? Pero el papel estaba detrás de un muro de pago, así que solo obtuve la sinopsis de otra persona.
Me gusta el punto de que no puedes ir a donde quieras con este método. Esto brinda una buena alternativa a la razón por la cual no es posible regresar a la Tierra: los problemas de navegación los sacaron de las nubes moleculares y, por lo tanto, no tienen un impulso sustancial; si el hidrógeno recolectado también fue la principal fuente de energía del barco, también explica claramente por qué ahora la energía escasea.
@celtschk Me di cuenta de que probablemente podrían ir a más lugares si almacenaran combustible antes de ir a esos lugares. Hay algunos aviones que funcionan con energía solar que hacen algo similar, obtienen energía solar adicional durante el día y la usan durante la noche.
@ user3082, no estoy completamente al día con este trabajo, pero leo lo mismo. Esencialmente, parece que, excepto en circunstancias especiales, un BR genera más resistencia que empuje, esto se debe al menos a la velocidad de reacción extremadamente lenta de 4 H → H mi 4 fusión. Si usa suposiciones muy optimistas y un medio interestelar favorable, creo que los documentos concluyen que el concepto aún podría funcionar.

Mi idea favorita para una unidad sin reacción se basa en ZPE. Eso es energía de punto cero. ¿Como funciona? La respuesta simple es que el "espacio vacío" es cualquier cosa menos vacío, en cambio es un caldero de energía hirviendo, con incertidumbre cuántica generando conjuntos de combinaciones de partículas-antipartículas (con energía neta cero) todo el tiempo. Para usar una metáfora vaga, puedes pensar en las partículas "reales" como una película helada delgada sobre un océano muy, muy profundo.

¿Cómo aprovechas esto? Una forma actual de hacerlo es generando un diferencial de presión a través del Efecto Casimir. Dos placas se colocan tan juntas que las partículas virtuales con una determinada longitud de onda no pueden formarse en el interior, sino que se forman libremente en el exterior. Esto genera una presión que empuja las dos placas juntas. Si se puede vectorizar una versión más avanzada de esto, ni siquiera necesita molestarse en incorporar la masa de reacción.

perturbaciones de vacío

Definitivamente la solución más confiable y duradera.
Esto no responde a la pregunta, ya que no se trata de una fuente de energía, sino de un concepto manual para un impulso sin masa de reacción.

Siempre puedes hacer que la nave vaya de planeta en planeta, despojando al planeta de cualquier recurso que tenga para continuar operando. Requeriría paradas relativamente largas para repostar, pero luego el barco podría continuar su camino durante mucho tiempo. Además, muchos sistemas estelares tienen múltiples planetas, lo que significa que dentro de una región relativamente pequeña, habría múltiples oportunidades para reunir recursos. Probablemente sin la tecnología más eficiente del mundo desde el que fue lanzada, esta tarea sería difícil y la nave no se encontraría con una gran cantidad de energía.

Desacelerar y acelerar un barco de gran generación requiere mucha energía por sí solo. Lo que propones es básicamente colonizar sistemas estelares para obtener energía allí. Esta no es una hazaña pequeña en sí misma. La pregunta original tiene exactamente esto en su núcleo.

Heinlein, iirc, hizo que una de las naves de su generación usara materia directa para convertir energía... por supuesto, dado que estaban fuera de curso y mucho más allá de su tiempo estimado de viaje, los descendientes degenerados estaban despojando lentamente la nave (y sus desechos y vida). -soporte) para alimentar los convertidores de energía...

La nave podría funcionar con Energía Oscura (que Wikipedia me dice que es el 68,3% del universo). Teóricamente, existe en gran abundancia en todas partes, pero no hay razón para que los colectores/generadores de su nave deban ser más eficientes de lo que exige la trama. Y, por supuesto, no se sabe cuándo la nave se encontrará en una región de energía particularmente baja por alguna razón.

Desafortunadamente, esto es incorrecto, aunque es una idea creativa. No hay forma de aprovechar la energía oscura.
@ HDE226868 para aprovechar la energía oscura, solo necesita dos masas grandes y un cable muy largo. La expansión del espacio superará la atracción gravitatoria de la masa a cierta distancia, y ahora tienes un pozo sin fondo con el que aprovechar la energía potencial.
@jdlugosz El cable tendría que tener miles de años luz de largo, porque la energía oscura solo funciona en esas escalas. Eso sería completamente inviable para una nave de generación.
@ HDE226868, ya sabes cómo los teóricos se burlan de los experimentalistas: eso es solo un problema de ingeniería. Sé que no es práctico y no es útil ni siquiera para una civilización Tipo 3. Como un experimento gandanken, ilustra una diatinción entre imposible e inimplementable. En este caso, un punto profundo sobre la infinita energía potencial de la gravedad. Echa un vistazo a Un universo de la nada de Lawrence Krauss.
@jdlugosz Mi versión favorita es una esfera hueca que es tan grande que su superficie interior tiene la gravedad normal de la Tierra. Un área de superficie habitable contada en parsecs cuadrados simplemente me atrae.
@VilleNiemi, una esfera hueca de construcción uniforme no tendrá gravedad neta cerca de la superficie interior. El punto debajo de tus pies es pequeño y está cerca, pero todo el hemisferio sobre tu cabeza tira hacia el otro lado. El área aumenta de la misma manera que la diatancia en cualquier rumbo, por lo tanto, cancele.
@jdlugosz Lo sé. Es por eso que tendría que ser tan grande... (compárelo con lo que discutieron usted y HDE226868) Y sí, sé que las ecuaciones no funcionan así, ya que el campo interior sería plano, pero en realidad no lo sabemos. sé cómo "funcionaría la energía oscura en un caso como ese, creo. Además, me gusta el concepto independientemente de si realmente funcionaría, no como si alguien pudiera construirlo ...

Un reactor nuclear altamente energizado.

¿Solar EXTREMADAMENTE eficiente?

¿Radiación cósmica aprovechada?

estructura exterior hecha de bobinas superconductoras, un centro magnético girado para inducir corriente. equilibrado libremente en el medio y girado en el vacío para evitar la fricción. También produciría gravedad artificial al girar. Cualquiera que diga que el campo magnético haría que DEJARA de girar por sí solo... Mire el alternador dynaflux: https://www.youtube.com/watch?v=HK3JOlY0V8Y&list=LLPZOJw60jGMI9oKNJQVQ6pg&index=6

¿Fusión fría?

Un módulo de punto cero del dispositivo de un antiguo. (¿Alguien tiene la puerta estelar?)

¿Un agujero negro portátil? Alimentarlo desgarra la materia produciendo potentes rayos X. ¡Sin embargo, la contención magnética puede ser un problema! Funcionó para los romulanos.

Fuente de energía para un buque de generación.
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