Lo estás haciendo mal

Primero, ten en cuenta que la óptica solía ser una rama normal de la física en la que tenías que aprender todas las cosas imposibles que no puedes hacer. Bueno, esto no es de ninguna manera lo más extraño que he leído recientemente: Células antisolares: una célula fotovoltaica que funciona de noche

A continuación, bueno, si quieres hacer rebotar la luz de la Luna a un punto de la Tierra, solo debes construir un panel solar allí, convertir la luz en microondas o láser y enviarla directamente al punto en el que deseas recibirla. De lo contrario, no puede reducir el efecto de cualquier espejo a un área de la Tierra que parezca más pequeña que el Sol desde la misma perspectiva de la Luna. Y nadie en la Luna está pagando para construir espejos que distribuyan sus beneficios entre tantos clientes que no pagan.

No. La luna es simplemente demasiado pequeña para ser útil como espejo.

Como sin duda sabrá, la luz de la luna ya es luz reflejada del sol. El polvo lunar es bastante oscuro, con un albedo de alrededor del 11-12%. En otras palabras, alrededor de 8/9 de la luz que cae sobre la luna no llega a la Tierra. Con un espejo perfecto, podrías ofrecer todo eso.

El problema es que la luna solo emite alrededor de 0,1 lux en una noche típica. 1 lux, que podrías obtener con un espejo perfecto del tamaño de una luna, es aproximadamente la luz que arroja una vela sobre una superficie a un metro de distancia. Un día nublado puede estar iluminado a 1000 lux .

No importa cuántos espejos le pongas, la luna no iluminará tus paneles solares. ¿Puedo sugerir pilas?

Eso sería terriblemente poco práctico. Además de esto, tenga en cuenta que la luna gira sobre su eje en 27 días y algo más, y sus paneles pasarían la mitad de ese tiempo en la oscuridad, por lo que son muy útiles solo 12 horas por día (tierra durante la noche), 13,5 días de 27, por lo que incluso antes de ponerle física o ingeniería adicional, tiene una eficiencia de 1/4.

En mi cabeza recuerdo a Gerard K. O'Neil haciendo en The High Frontier algunas matemáticas (bastante optimistas) para calcular en qué punto la generación de energía orbital alcanza el punto de equilibrio (suponiendo material de origen local de asteroides transitorios) económicamente. Aquí tiene la ventaja de la generación de energía h24/d365 transmitida a la Tierra a través de microondas. Las antenas terrestres de recepción no serían más grandes que las granjas fotovoltaicas y menos perjudiciales para el medio ambiente. Zubrin también habla de ello en The Case for Space, si está buscando más referencias. Es un tema de discusión muy común cuando se trata de la industrialización del espacio y encontrará muchas referencias. ¿Qué pasa si los ponemos en la luna, qué pasa si los ponemos en los puntos de Lagrange, qué pasa si tenemos que transportar el material desde la Tierra, qué pasa si lo obtenemos localmente? etc.

¿Pueden los espejos en la luna permitir que los paneles solares funcionen de noche?

No precisamente.

Es posible que hayas mirado hacia el cielo nocturno antes y te hayas preguntado "¿ Adónde fue la Luna? "

El ciclo lunar es de aproximadamente un mes. Como no es exactamente un mes, lo llamaremos mes lunar. Hay un término menos divertido y más astronómico que no usaré. Durante un mes lunar típico, la Luna aparecerá medio iluminada o menos durante aproximadamente la mitad del tiempo, y no siempre la misma mitad, eso sí. Y al comienzo de un mes lunar, estará completamente oscuro. No es bueno.

No hay ningún punto en la Luna que se ilumine constantemente todas las noches. Tendrías que cubrir el lado cercano de la Luna de un extremo a otro para obtener luz casi todas las noches, y aún así no obtendrías nada en una luna nueva. La conclusión es que, en lugar de paneles solares inactivos, tendrá espejos lunares inactivos. Piense en eso antes de sacar la chequera.

Otra razón por la que la Luna podría estar ausente son las nubes. No estoy seguro de si un espejo lo suficientemente bueno podría permitir que la luz se asomara a través de una gran capa de nubes, pero definitivamente eso es algo que debe averiguar antes de invertir billones en tecnología de espejos lunares.

Y también desafiar el marco.

El problema de los paneles solares inactivos no tiene por qué ser uno. El uso de energía no es constante a lo largo de un día, ni de un día a otro. En nuestras redes eléctricas modernas, siempre queremos producir tanta energía como la que consumimos. Cuando tenemos un exceso de energía, la almacenamos. Los paneles solares que no funcionan por la noche pueden ser simplemente una característica, no un error. Trabajan y almacenan el exceso de energía durante el día, y la energía almacenada se utiliza durante la noche.

Sé que el Sol es un cuerpo celeste bastante frío (pero en realidad bastante caliente), y los paneles solares son ciertamente útiles, pero tampoco son una panacea. Y eso está bien, tenemos otras formas de generar energía, y tú también deberías hacerlo. A eso lo llamamos el mix energético.

Ahora, si está buscando específicamente un cuerpo celeste bastante bueno (pero en realidad bastante caliente), disponible día y noche, llueva o truene, para completar su combinación de energía, está de suerte porque hay uno. Se llama Tierra. Soy partidario de la energía geotérmica y creo que está subexplotada criminalmente. Quiero decir, está ahí para tomarlo, y apenas tienes que cavar para encontrarlo, y es bueno tanto para la electricidad como para la calefacción.

De todos modos, el punto es que si sus paneles solares no funcionan durante la noche, otras plantas de energía pueden tomar el relevo. Lo admito, no es tan genial como Mirror Moon, pero una combinación de energía saludable funciona. Y si está comenzando a diseñar artilugios espaciales intrincados para encender algunos paneles solares, está diseñando mal su red eléctrica.

Seguro. Bueno, casi.

Aquí hay muchas respuestas que dicen por qué eso sería un mal uso de sus recursos, lo cual es ciertamente cierto, pero no responde la pregunta. Así que lo haré aquí.

El disco del sol tiene un diámetro angular de unos 32' (minutos de arco) en el cielo. Si cubrimos el lado cercano de la luna con espejos planos ajustables, el haz reflejado de cada espejo también tendría un ancho de haz de 32'. Si apuntamos todos los espejos al mismo lugar en la tierra, esos espejos de la tierra se ven tan brillantes como el sol (suponiendo que sean 100% reflectantes). El disco de la luna tiene aproximadamente el mismo ancho angular que el del sol, por lo que durante la luna llena produce la misma cantidad de iluminación. En esa zona sería como de día. El lugar en la tierra que ilumina el haz de 32' de ancho de la luna tiene unos 3500 km de ancho. (Que resulta ser el mismo que el diámetro de la luna, ya que la luna y el sol se ven del mismo tamaño en el cielo de la tierra).

Ahora, la tierra es más grande que eso, por lo que ese punto de 3500 km de ancho no cubrirá toda la tierra. El diámetro de la tierra es de unos 12000 km, que es 3,67 veces el diámetro de nuestra mancha. El área angular del disco terrestre visto desde la Luna será 13,45 veces mayor que el área de nuestro punto. Para distribuir esa luz uniformemente por todo el disco, será 13,45 veces más tenue, por lo que sus paneles solares solo funcionarán al 7,4 % de la salida de luz diurna. Pero si está dispuesto a hacer algunos compromisos, como no iluminar los océanos o la Antártida, debería poder aumentar su porcentaje por encima del 25 % durante gran parte del tiempo, y en algunos momentos cerca del 100 %.

Por supuesto, esto solo funciona cuando la luna está en el cielo por la noche, lo que no siempre es así. Hay un feliz accidente que es que la parte iluminada del disco de la luna es siempre la misma que la parte oscura.parte del disco de la tierra visto desde la luna, por lo que si desea iluminar la parte oscura de la tierra de manera uniforme (al 7,4% de la iluminación diurna), la fase de la luna se cancela muy bien. Si la luna está, digamos, en el primer cuarto, entonces la Tierra vista desde la luna está en el último cuarto, por lo que solo la mitad del disco terrestre visible está en la noche y necesita iluminación, por lo que podemos enfocar los espejos en la luna solo en esa zona de la tierra. No funciona a la perfección, ya que los spots con los que podemos trabajar tienen 3500 km de ancho, pero funciona en una primera aproximación. Si desea al menos el 25% de la iluminación de la luz del día, necesita al menos el 25% del disco de la luna para estar a la luz del sol.

Este plan asume que cubrirás todo el lado visible de la luna con espejos. Eso le dará una iluminación del 7,4% del sol si desea cubrir todo el lado nocturno de la Tierra, hasta el 100% si está satisfecho con un punto de 3500 km de ancho. Si está satisfecho con un punto de 3500 km de ancho y el 25% de la iluminación diurna, solo necesita cubrir el 25% de la superficie de la luna con espejos. El lugar económicamente más eficaz (bueno, menos ineficaz) sería el centro de la cara visible de la Luna. O si quiere aprovechar al máximo la luna creciente, cubra una banda sobre el ecuador de la luna en el lado cercano.

En cuanto a la contaminación lumínica, eso depende de su definición. La luna se verá tan brillante como el sol, dependiendo de cómo apuntes los rayos. ¿Es eso contaminación lumínica o es solo un día extendido? Seguramente causará estragos en el ritmo de día y noche de plantas y animales, pero con un poco de cuidado ambiental, muchas especies probablemente podrían adaptarse.

Pero si tu objetivo es la producción de energía es mucho mejor poner esos paneles solares en la luna. Después de todo, gran parte de la luz reflejada en la tierra no terminará en un panel solar. O mejor aún, coloque los paneles en un espacio donde no sufran la noche. O simplemente colóquelos en la Tierra e invierta en algún tipo (cualquier tipo) de almacenamiento de energía, que será mucho más barato que poner cosas en la Luna o en el espacio.

La luz, y la energía que contiene, no crece mágicamente, por lo que si desea alimentar un metro cuadrado de células solares en la Tierra, necesita (al menos) un metro cuadrado de espejo para captar y reflejar la cantidad equivalente de luz. Si está bien con el 25%, necesita el 25%.

Si un espejo distribuye la luz a un área más grande, será menos intensa, por lo que no se gana nada.

Mirándolo desde el otro extremo, si quieres un 25 % de luz, tendría que ser un 25 % más brillante que la luz del día. La luna simplemente no puede proporcionar esto por reflexión, simplemente salga y compare el brillo de la luna y el sol.