¿Podemos 'transmitir' energía desde la luna?

Realmente no puedo creer que tenga que editar esto, pero esta pregunta no tiene nada que ver con nuestro uso y generación actual de energía nuclear en la Tierra. Existen peligros para la generación de energía nuclear, o no estaríamos tomando todos estos pasos de precaución para que sea tan segura como lo es hoy. Estos pasos de precaución no son necesarios en la luna, por lo que la fisión es ideal para su uso allí. La discusión de si la energía nuclear es más segura que la generación de energía del carbón en la tierra no es válida aquí.

La energía nuclear siempre presentará algún tipo de peligro, pero la creciente demanda de energía sigue impulsando las opciones nucleares como una necesidad. Así que necesitamos un lugar con mucho refrigerante que esté muy bien aislado en caso de fusión. ¿Qué mejor lugar que la luna?

Algunos escenarios... El lado norte de la luna ha confirmado que existen depósitos de agua en forma de hielo. Las plantas de energía nuclear a gran escala se instalarán aquí en 2052 con el uranio necesario para iniciar la producción de energía nuclear. Avance rápido y se crean 4 plantas grandes y la energía comenzó a fluir. El uranio gastado podría colocarse fácilmente en el exterior, donde la radiación nuclear se emite inofensivamente al espacio.

3 partes de esta pregunta.

  1. La energía producida en la luna debe enviarse de regreso a la tierra, preferiblemente usando antenas parabólicas para transportar la energía desde la luna hasta las antenas receptoras en la tierra donde se distribuye (sí, la luna es una fuente de energía gigante ahora). ¿Qué tan factible es enviar energía de regreso a la tierra? ¿Hay algún efecto sobre el campo magnético de la Tierra? ¿La energía haría que la atmósfera brillara (suficiente energía para ionizar la atmósfera y dar un brillo azulado al haz de energía que transmite?)

  2. ¿Qué sucede cuando una de estas plantas se funde? ¿Es factible decir que la radiación se aislará en la luna o se liberará sin causar daño al espacio?

  3. Principalmente teoría, pero ¿existe algún peligro en la transmisión masiva de electrones a la tierra, potencialmente cargando negativamente la tierra y cargando positivamente la luna (¿es eso siquiera una posibilidad?)

Se agregaron aclaraciones de respuestas y comentarios:

  • Moon fue elegido por la abundancia (¿posible abundancia?) de hielo de agua y otros materiales que podrían usarse en la generación de energía termonuclear. Si la Luna fue arrancada de la Tierra en formación, sería lógico que el uranio requerido también esté allí.
  • Plan está destinado a ser utilizado como un trampolín para la colonización e industrialización de la Luna... no es necesariamente el objetivo final. Entonces, hay razones adicionales para usar la luna, no solo para la generación de energía.
  • El agua calentada (e irradiada) puede simplemente reinyectarse en la luna para que se enfríe... no es necesario que el vacío del espacio lo proporcione.
  • Se editó la pregunta principal para deshacerse de las varillas gastadas que se enfrían en el vacío del espacio y se reemplazó simplemente dejando que se irradie hacia el espacio.
  • Sí, la idea de robar la configuración para usarla como arma y volver a apuntarla a ciertas secciones pobladas de la tierra es parte de una historia.
Fuera de tema para esta pregunta, pero me pregunto qué refrigerante espera encontrar en la Luna. El vacío es el peor refrigerante que existe.
@Gilles: agua en forma de hielo congelado justo debajo de la superficie de la luna. Y sí, me doy cuenta de que la luna no es visible solo de noche, pero dos cuerpos que orbitan la Tierra suministrando energía es mejor que 1. Un sistema de retransmisión por satélite abordaría eso, o incluso un sistema de transmisión en la Tierra misma.
¿Por qué poner las plantas de energía en la luna? Simplemente ponga plantas de energía en órbita alrededor de la tierra. Tampoco está claro que tengan que ser plantas nucleares. No hay escasez de energía fuera de la atmósfera. Simplemente construya un espejo gigante y redirija un poco la luz del sol. O mueva la fabricación intensiva en energía a la órbita y arroje los resultados a la superficie.
El problema que veo con las respuestas hasta ahora es que tanto la luna como la tierra orbitan, y no se apuntan entre sí en absoluto, por lo que solo tiene breves ventanas para enviar la energía cuando las estrellas se alinean (literalmente), y necesita almacenar la energía en otro lugar (ya que es un PITA apagar un reactor nuclear temporalmente)
1kW/m2 ya se emite a la Tierra desde el Sol.
En este escenario, ¿hay trabajadores humanos en la luna en las plantas o está automatizado/controlado por robots? Porque sería mucho más seguro si fuera imposible que se produjeran incendios al no haber oxígeno en los sitios.
Editado en un descargo de responsabilidad a la pregunta. Una vez más, no me di cuenta de que implicar que los peligros de la generación de energía nuclear son discutibles en la luna implicaba que yo era parte de un movimiento anti-ambiental pseudo-religioso que debe prohibir la energía nuclear en la tierra a toda costa. Gracias a los carteles que aceptaron el espíritu de la pregunta en lugar de saltar a defender su propia causa.
Comentarios eliminados. Este no es el lugar para debatir la seguridad de la energía nuclear (o cualquier otra). Siéntete libre de usar Worldbuilding Chat para discusiones como esta.
Gracias Mónica. @MrLore: parte del esfuerzo en este contexto es la industrialización y la eventual semicolonización de la luna, así que sí a los trabajadores humanos. Lo más probable es que los trabajadores robóticos estén en las propias plantas, pero la gente estará allí. Buena idea sobre la limitación del potencial de fuego por falta de oxígeno, estaba considerando la evacuación rápida de la atmósfera al espacio como una acción de control de incendios.
@ Duodécimo, todavía espera una solución lógica a una situación ilógica y su mundo parecerá inverosímil para todos, excepto para la ciencia ficción más suave. El ángulo ambientalista no fue un ataque contra ti, sino una sugerencia genuina de una manera de hacer que tu mundo sea lógicamente consistente. Desde el punto de vista de la seguridad, simplemente no tiene sentido construir reactores nucleares en la luna. ¿Por qué no ir de otra manera? Están en la luna por razones distintas a la seguridad (oposición "ambientalista" como sugerí) o bien hay una fuente diferente de energía (¿tal vez la luna es rica en Naquadah?).
@imsotiredistillcantbotherreadingthepremise ¿sigue atascado en la 'seguridad' como la única razón por la que surgió esta idea?
@ Duodécimo Usted da la seguridad como razón. Si tiene otras razones además de la seguridad, hágalo: cualquier crítica sobre el aspecto de seguridad que haya tenido en este hilo es una pequeña fracción de lo que obtendrá cuando publique. En un punto de hecho, usted dice "Si la Luna fue arrancada de la tierra en formación, sería lógico que el uranio requerido también esté allí", desafortunadamente IRL, la luna parece ser pobre en uranio . Necesitará una configuración de universo paralelo similar (mi elección) o enviará las barras de combustible por ahí.
La seguridad (o más bien la falta de necesidad de este tipo de seguridad) sigue siendo una razón. La edición de aclaración sobre otras razones estuvo allí mucho antes de que se hicieran sus comentarios ahora eliminados y asumo que todavía no ha leído nada más allá de la primera línea a la que reaccionó ... de ahí el @imsotiredistillcantreadbeforipostcomments de mí. Ty por el enlace de uranio, verificaciones de la realidad como esa es una de las razones por las que publico aquí.
@ Duodécimo Leí tu pregunta. Sus otras razones responden principalmente "por qué la luna y no en otro lugar del espacio", en lugar de "por qué no en la Tierra"; solo la colonización da una razón para eso, pero lo descarté como racionalización: no planearía una nuclear reactor se desperdiciara durante el tiempo suficiente para que valiera la pena establecer la infraestructura para enviar su energía de regreso a la Tierra. Tal vez una vez que tengas una colonia esperes un excedente de energía por la noche cuando no tengas que trabajar tanto en el enfriamiento... Tal vez eso podría funcionar, pero no sería mucha energía, dudo que sea económico.
"La energía nuclear siempre presentará algún tipo de peligro"... al igual que cualquier otra forma de generación de energía, donde la energía nuclear presenta el menor peligro. De todos modos: ¿podemos transmitir energía de la Luna a la Tierra? No, no podemos, porque no podemos hacer que ningún tipo de haz sea lo suficientemente estrecho. La mejor manera de hacerlo es fabricar algo que requiera mucha energía y enviarlo desde la Luna a la Tierra.
what-if.xkcd.com/13 me viene a la mente...

Respuestas (8)

Responderé a estas fuera de orden, ya que la primera es mucho más difícil de abordar.

Daño por fusión

Una fusión nuclear de un reactor en nuestra luna probablemente no sería muy notable. Los trabajadores humanos en la luna estarían expuestos a la radiación de los rayos cósmicos todo el tiempo. Los efectos adversos habituales de una fusión nuclear serán un problema menor allí, ya que nadie inhala ni come la lluvia radiactiva. También hay mucho espacio sin usar por el que nadie llora si se irradia durante algunas décadas. Si un reactor explota por completo, la lluvia radiactiva podría extenderse a un área más grande debido a la baja gravedad de la luna. Pero a menos que las circunstancias sean inusualmente malas, no importaría mucho.

La pregunta parece implicar una amenaza para la tierra. La Tierra, vista desde la luna, tiene un tamaño de ángulo sólido de 1,2 msr. Entonces, desde un punto promedio en la luna, el 99.99% de la radiación que escapa no llegaría a la Tierra, y el resto golpearía la atmósfera y luego se extendería por toda la superficie. No será un problema.

Tierra de carga

Dudo que sea posible cargar la Tierra de manera significativa. Pero esto ni siquiera es relevante, ya que no tengo idea de cómo disparar electrones a la Tierra daría como resultado energía utilizable en la superficie. Esto nos lleva a la difícil de las tres preguntas: ¿cómo se transmite la energía a través de la atmósfera?

Transmisión de potencia

No soy un experto en esto y probablemente no lo he investigado lo suficiente como para dar una respuesta realmente educada, así que tómelo con pinzas.

Si tuviera que adivinar qué tecnología se usaría para esta transmisión, primero miraría los láseres o las microondas. La transmisión de energía de microondas tiene una historia bastante larga y prometedora, y un artículo de 1992 de Brown, WC; Eves, EE, "Transmisión de energía de microondas emitida y su aplicación al espacio", mostró que la conversión a microondas y viceversa puede ser posible con una eficiencia superior al 50%. Teniendo en cuenta que los láseres podrían tener más problemas con la atmósfera, esta es una opción probable. (Hay mucho material sobre esto disponible en línea. Una búsqueda de "transmisión de energía inalámbrica" ​​o "energía inalámbrica" ​​revelará una gran cantidad de investigaciones en curso).

Puede haber un brillo alrededor del haz, pero no por la primera razón que se me ocurre. Los diseñadores del haz de energía principal quieren que interactúe lo menos posible con la atmósfera. Algo que no interactúa no brilla.

Sin embargo, dependiendo de la tecnología exacta de los receptores, que no me atrevo a predecir, el haz puede tener una alta densidad de potencia. Dependiendo de las órbitas de la luna y los posibles satélites de redirección, los rayos pueden cambiar de dirección con el tiempo o cambiar entre fuentes y destinos. Dado lo cautelosa que es la gente en la aviación, es posible que deseen hacer que el rayo brille deliberadamente, como una advertencia para los aviones, o tal vez incluso para las aves. ¿Tal vez hay algún truco, usando solo los láseres correctos, para crear una barrera de advertencia cilíndrica alrededor del rayo?

Si esto es para el escenario de una historia, haría algunas suposiciones donde no sé una mejor respuesta, y luego me apegaría a ellas. No sabemos cómo funcionaría exactamente la tecnología, pero puede intentar hacer estimaciones consistentes y descartar escenarios que contengan densidades de energía imposibles. Recuerde que cualquier ineficiencia en el receptor lo calienta, haciendo que los haces de alta potencia sean inviables incluso con receptores ligeramente ineficientes. Tenga en cuenta que si hay pocos receptores, la distribución en la Tierra se convierte en un problema. Pero hay pocas razones para usar pocos receptores si los rayos de energía pueden dirigirse a cualquier parte de la Tierra prácticamente al mismo costo.

Bhante Nandiya sugirió en los comentarios que los receptores pueden ser estructuras sorprendentemente grandes, delgadas y similares a una rejilla que reciben una longitud de onda muy larga. Esto tiene múltiples ventajas. Por un lado, hay menos necesidad de reenfocar el haz, de los cuales no sé cuántos satélites adicionales y cuánto costaría la pérdida potencial de eficiencia. Además, resuelve el problema principal de la alta densidad de potencia que derrite un receptor ineficiente. El tamaño de dicho receptor facilitaría el enfriamiento, si es que todavía es necesario.

Por supuesto, esto agrega una complicación al desarrollo de la historia: este no sería tan útil como un rayo de la muerte. Por otra parte, tal vez un atacante podría agrupar todos los haces disponibles en un objetivo y sobrecalentar los receptores uno por uno, provocando grandes incendios. El tamaño del receptor también podría estar entre los extremos, limitado a un tamaño medio por razones políticas o similares, de modo que la densidad de energía combinada de todos los haces disponibles sea suficiente para causar estragos.

El campo magnético de la Tierra no se vería afectado en ninguno de estos casos. Los rayos serían pequeñas ondas en cualquier caso, no campos gigantes; incluso si pudieran afectarlo, en todos los escenarios de ciencia ficción, excepto en los más extremos, su poder sigue siendo bajo a escala planetaria.

El mejor primer post que he leído. Muy completo.
En realidad, una transmisión de energía de microondas no tiene por qué presentar ningún peligro para la aviación o la vida silvestre. Las rectennas tendrían varios kilómetros cuadrados de área y, por lo tanto, la energía por metro cuadrado sería bastante baja en relación con la luz solar. Las rectennas incluso se pueden construir sobre tierras de cultivo y esas cosas, no son 'densas' como las células fotovoltaicas. El área sería un poco más cálida debido a la transmisión de microondas, pero no es como un rayo de muerte gigante del espacio. En realidad, sería difícil hacer un haz tan estrecho desde la luna, difuso es mucho más fácil.
50% de eficiencia significa que se pierde el 50%. - Pero la energía no desaparece. Si esto tiene la intención de proporcionar una cantidad notable de energía a la tierra, en lugar de a un satélite, ese 50% derretirá el transmisor y el receptor.
"La lluvia radiactiva podría extenderse sobre un área más grande debido a la baja gravedad de la luna" No estoy seguro, pero creo que sin una atmósfera, no hay mucha lluvia radiactiva que esparcir. Claro, hay radiación electromagnética y rayos gamma, pero ninguno se ve más afectado por la gravedad que la luz.
@Taemyr No necesariamente, si una gran parte de ese 50% se pierde "en ruta" hacia el aire, no dañaría el transmisor/receptor
@ mb21 "Fallout" son desechos radiactivos esparcidos por una explosión. Ocurrirá ya sea que haya una atmósfera o no. Menos gravedad significará que los escombros expulsados ​​llegarán más lejos, y menos atmósfera significa menos arrastre, lo que también significa que se extenderá más. No habrá lluvia radiactiva, por supuesto (uno de los peligros aquí en la Tierra), pero todavía hay lluvia radiactiva.
@Taemyr eso depende del tamaño del TX/RX. Las centrales eléctricas de hoy en día enfrían fácilmente varios gigavatios de calor residual.
@Taemyr: parte del 50% podría deberse a que la antena no absorbe esa fracción. Estas microondas pasarían a la tierra y serían absorbidas por la corteza y el núcleo de la tierra.

Hay un defecto significativo en su premisa: enfriar cosas en el vacío es muy difícil . La luna tiene una atmósfera, pero es tan delgada que es posible que ni siquiera exista a todos los efectos prácticos. Lo que significa que su único método de enfriamiento es la radiación infrarroja directa, que es el método de enfriamiento menos eficiente. Y realmente no funciona en absoluto mientras está bajo la luz del sol. Editar : @BhanteNandiya señala en los comentarios a continuación que la luna es una gran roca que toca la bocina, ¡y hace bastante frío! Ciertamente lo suficientemente frío como para enfriar un reactor de fisión, en cualquier punto, por lo que el enfriamiento geotérmico probablemente pueda resolver el problema de enfriamiento directamente.

Entonces, si asumimos que el problema de enfriamiento está realmente resuelto, podemos seguir adelante.

Devolviendo la energía

El microondas es el único medio del que he oído hablar para transmitir energía a través de distancias. Básicamente, un gran emisor de rayos de microondas en la luna, alimentado por sus reactores nucleares, que envía una gran cantidad de energía a un plato/colector.

El problema con esto es la dispersión de la atenuación de la señal : básicamente, cuanto más lejos tenga que enviarla, más energía perderá en el proceso. ¡Y tratar de perforar la atmósfera de la Tierra realmente va a absorberlo de su rayo, porque ahora también está agregando atenuación!

Puede mitigar esto hasta cierto punto transmitiendo a un satélite en LEO y dejando que se encargue de transmitirlo a la Tierra. Creo (pero no tengo ninguna referencia que lo respalde) que las longitudes de onda más eficientes para largas distancias (de la Luna a LEO) son bastante diferentes de las más eficientes para atravesar la atmósfera, por lo que usar un satélite de retransmisión, mientras agrega un poco de ineficiencia al proceso, puede ayudar a mejorar el sistema en su conjunto. Además, cada "tramo" del viaje sería más corto, lo que significa que apuntar sería más fácil.

Una posible alternativa sería un gran rayo láser apuntando a un colector fotovoltaico. Use una parábola reflejada para ayudar a recopilar lo que de otro modo se perdería debido a la dispersión de la señal y vuelva a enfocarlo en un panel más pequeño. La ventaja de este método es que con un láser básicamente puede elegir su longitud de onda y luego diseñar su "panel solar" específicamente para esa longitud de onda, mejorando la eficiencia. Sin embargo, no sé cómo se compara esto en general con el uso de microondas.

Fusión de un reactor

En realidad, son bastante raros, y cuando suceden, generalmente no tienes explosiones al estilo de Chernobyl. El mayor riesgo de cualquier fusión es la radiación que contamina el medio ambiente, especialmente al entrar en el agua. En la luna, no hay problema.

De hecho, me cuesta mucho imaginar una explosión lo suficientemente grande como para enviar una cantidad significativa de material radiactivo al entorno de la Tierra que no se quemaría en la atmósfera sin hacer cosas súper desagradables como partir la luna por la mitad. Estoy bastante seguro de que estás a salvo.

Riesgos

Estás lidiando con rayos masivos de alta potencia que disparan altos niveles de energía directamente hacia la Tierra. Hay riesgos. Básicamente, todo se reduce a que el emisor no alcanza su objetivo y golpea algo más. Los efectos (ya sea microondas o láser) serían similares a convertir el soplete más grande del mundo en lo que sea que golpee. ¡Definitivamente no es bueno!

Esto se puede mitigar fácilmente mediante el uso de láseres de baja energía para guiar el haz principal. Básicamente, tendría varios colocados alrededor del emisor principal, con sensores que observan dónde golpean esos láseres. A medida que los emisores comienzan a desviarse del objetivo, los sensores pueden observar cómo los rayos guía se mueven contra el objetivo y reajustar dinámicamente el emisor para mantenerlo en el objetivo, o incluso apagar todo el sistema por completo. Claro, no es infalible, pero reducirá drásticamente los riesgos de fallas.

Y realmente no vas a terminar con ningún tipo de potencial de carga negativa/positiva creado entre la Tierra y la Luna por este sistema. No menos importante porque no estamos transmitiendo electrónica: estamos usando radiación para producir calor, que produce vapor, que impulsa turbinas, que usan imanes para crear carga eléctrica, que alimenta un emisor de microondas/láser, que genera radiación/fotones, que es luego se transmitió a través del espacio. Estás bien.

Bonificación: alternativas más baratas

Para cuando tengamos la capacidad de poner plantas de fisión nuclear en la luna y enviar la energía que generan de regreso a la Tierra, tendremos reactores de fusión relativamente portátiles ; la fusión es más segura y más limpia que la fisión. Y volviendo al ámbito de la "energía verde", la eólica y la solar, combinadas con los avances en el almacenamiento de electricidad, me hacen preguntarme seriamente si alguna vez necesitaremos plantas nucleares que nos transmitan energía desde la luna. La energía mareomotriz es otra fuente de energía prometedora, aunque principalmente para las regiones costeras.

Pero si está decidido a que los reactores de fisión emitan energía a través del espacio, una opción mucho más económica sería simplemente construir su planta en el medio de la Antártida y transmitir la energía a una red de satélites en órbita, que a su vez transmitiría la energía. a donde sea que se necesite en todo el mundo. Requiere menos esfuerzo para enfriar los reactores, ¡simplemente abra las ventanas! ;) -- y menos esfuerzo para transmitir la energía (no hay necesidad de cruzar un gran vacío), pero por lo demás son básicamente los mismos requisitos tecnológicos sin el costo adicional y la molestia de volar casi 400 megámetros a la luna -- ¡10 veces la circunferencia de la Tierra!

Has acertado en parte de la línea de la historia... robando esta configuración. Buena respuesta
Con el enfriamiento, la luna está en el vacío, pero es un gran trozo de roca descomunal, que es un disipador de calor bastante decente, especialmente en los polos, donde la roca es gélidamente fría. Por lo tanto, puede usar el enfriamiento geotérmico de manera más efectiva: simplemente descargue el calor en la roca. El calor residual también podría usarse para derretir hielo de agua enterrado y ese propósito podría ayudar a que tal esquema valga la pena (es decir, si necesita agua para colonias lunares o para exportar a estaciones espaciales).
La atenuación de la señal debería ser un problema mucho menor en el vacío. Además, no es la deriva el problema del sistema de puntería, sino los terremotos lunares, cualquier perturbación en el sistema de puntería se amplificaría a una distancia muy grande.
@BhanteNandiya Ese es un muy buen punto en realidad, no lo había considerado. La luna es lo suficientemente grande como para que eso le proporcione un disipador de calor sin fin. Editaré eso en mi respuesta, gracias.
@LieRyan La atenuación de la señal no es solo una cuestión de que el haz rebote en la atmósfera en el camino (aunque tiene razón en que en el espacio casi vacío eso no es una preocupación), sino también de imperfecciones en la alineación del haz. -- ampliada sobre los 400 mm desde la luna hasta la tierra, incluso la más pequeña de las imperfecciones en la alineación de todos los pequeños fotones en el rayo láser significará que algunos simplemente fallarán, sin importar qué tan preciso sea su objetivo. En cuanto a "deriva", me refiero a todas y cada una de las fuentes/acumulación de inexactitud al apuntar el rayo.
La diferencia de distancia entre la emisión desde la Luna a LEO oa la superficie de la Tierra es insignificante. LEO está en el orden de 100 km y más (juguemos bien y digamos 400 km), y como se ha señalado, la Luna está a 400 mm de distancia. Esa es una diferencia de 1000x de distancia. Y eso es ignorar el período orbital en LEO, descartando esa dificultad muy seria.
Además, en realidad no es una atenuación de la señal; se entrega la misma cantidad total de energía, pero se distribuye en un área más grande (que crece como el cuadrado de la distancia: el doble de la distancia y se obtiene cuatro veces el área). Esto no es necesariamente un problema insuperable en sí mismo; considere el Very Large Array y que ha habido sugerencias serias (no estoy seguro si se ha hecho) para vincular radiotelescopios en la mitad de la Tierra para aumentar la apertura de la antena.
No olvides que la luna está a 1,3 segundos luz de la Tierra, por lo que tus láseres guía tienen que salir de la luna y volver antes de que el emisor sepa a qué está llegando. Podrías estar disparando un gigavatio (tamaño promedio de un reactor nuclear) de energía en algo incorrecto durante unos 3 segundos antes de corregirlo.
@MichaelKjörling No considero que 4 órdenes de magnitud sean "insignificantes". Especialmente cuando, como usted señala, la dispersión (tiene razón, mi error) del haz aumenta con el cuadrado de la distancia, ¡lo que hace que la dispersión sea 8 órdenes de magnitud más a esa distancia!
@DeanMacGregor Excelente punto. Supuse que las computadoras a cargo de todo esto realizarían un seguimiento de los movimientos a largo plazo y, por lo tanto, verían un "arrastre" antes de que se convirtiera en un problema, pero cualquier cambio repentino podría ser desastroso. Podría aliviarlo enviando pulsos breves en lugar de un haz constante, pero tiene razón, podría tener hasta 3 segundos de quemado en el objetivo equivocado antes de darse cuenta de que algo anda mal, y luego otros 1,3 segundos después de girarlo apagado como la "cola" termina el tránsito!
@Kromey O leyó mal mi comentario, o me expresé mal, o entendí mal lo que estábamos discutiendo. Lo que quise decir es que la diferencia entre 400,0 Mm y 400,4 Mm (donde 400,4 Mm = 400,0 Mm + 400 km), o para el caso entre 400,0 Mm y 399,6 Mm, es insignificante. ¿O pretendía poner satélites generadores de energía en órbita terrestre baja? (Lo leí como un rayo desde la luna a un satélite LEO y luego a la superficie de la Tierra).
@MichaelKjörling ¡Ah! Leí mal tu comentario, mil disculpas. Mi punto era que (creo, pero no puedo respaldar) los desafíos de grandes distancias (400 Mm) son diferentes desde el punto de vista de la dispersión de la señal de lo que son a lo largo de 400 Km desde el punto de vista de la atenuación de la señal, es decir, yo piense (pero, de nuevo, no puedo hacer referencia ni respaldar) que el medio más eficiente de transmitir la energía es una longitud de onda para los 400 Mm, y luego una segunda para los 400 Km a través de la atmósfera. Ciertamente podría estar equivocado, pero incluso si es así, creo que una red de retransmisión por satélite tiene beneficios independientemente.
Las redes de retransmisión satelital @Kromey también tienen inconvenientes considerables. Pero discutir eso no es el propósito de los comentarios. (Por cierto, "kilo" es el único prefijo SI positivo en potencia de diez que se escribe con una letra minúscula "k" cuando se abrevia. Por lo tanto, es propiamente "km", no "Km", sino " Mm" para 1000 km y "mm" para 1/1000 m.)
@MichaelKjörling Dangit, ¡siempre me olvido de eso!
Grandes puntos, de hecho, encaja perfectamente en la línea de la historia. Esta red de retransmisión satelital no es algo que haya considerado, pero tiene sentido en ese formato... también hace factible interceptarlo en órbita terrestre baja y usarlo para estaciones espaciales y otros orbitadores terrestres. E incluso con una red LEO de satélites, perderlos por completo y golpear la tierra sigue siendo una gran posibilidad. Cualquier comentario sobre el efecto (o color) de este rayo que faltan satélites y golpea la tierra (¿será visible?)
@ Duodécimo El haz en tránsito será invisible, ya que no hay nada que refleje el haz (¡y si lo hubiera, tendría un montón de problemas de eficiencia!). El rayo que golpea la Tierra hará más o menos lo mismo que mencioné en mi respuesta anterior: quemará lo que golpee. No es "vaporización instantánea", fíjate, más bien... bueno, súbete a YouTube y busca videos de preparación de creme brulee, eso debería darte una buena idea.
@Kromey - Ja, +100 el comentario creme brule. Esperaba una señal visual cuando golpeó, pero un claro "rayo de la muerte" que derrite la tierra funciona para mí.
@ Duodécimo Es probable que alguien en el rayo lo vea por un instante antes de que sus retinas se fríen (bueno, láser; las microondas no son visibles de todos modos), pero estaría teniendo un muy mal día. Alguien fuera del rayo, sí, simplemente vería que las cosas comienzan a derretirse y/o quemarse. Probablemente haya mucha distorsión por calor, y probablemente vea el área iluminada como si alguien estuviera apuntándola con una linterna gigante (del color apropiado, por supuesto, y nuevamente solo con un láser).
@Kromey El enfriamiento geotérmico no funciona bien en la luna. Pero el enfriamiento térmico lunar funciona mucho mejor. ;)
Tenga en cuenta que los materiales radiactivos que se "queman" en la atmósfera no los hacen desaparecer. Los materiales radiactivos son elementales. Todavía son átomos radiactivos, incluso si el calor de reentrada los pone a tierra y los convierte en plasma.

Una empresa japonesa propuso una idea similar el año pasado. Shimizu, en lugar de reactores nucleares, construiría grandes conjuntos de células solares en una banda alrededor de la luna y luego usaría una combinación de láseres y microondas para transmitir la energía de regreso a la Tierra.

Transmisión de potencia

Como se vinculó anteriormente, el plan de Shimizu parece estar utilizando satélites geoestacionarios para transmitir energía a la Tierra, que también fue mi primer pensamiento. La retransmisión a través de uno o más satélites introduce cierta ineficiencia, pero permite un pequeño número de estaciones de recepción fijas, lo que ahorra costes de infraestructura. Esto proporcionaría ubicaciones y ángulos conocidos para los haces de transmisión, lo que reduciría la posibilidad de que las aeronaves y las naves espaciales interactúen con ellos.

Este XKCD: ¿Y si? proporciona algunos límites superiores en los niveles "seguros" de transmisión de energía a través de la atmósfera terrestre. Un artículo sobre el proyecto Shimizu cita una producción estimada de 13.000 teravatios (probablemente por año). A menos que las microondas estuvieran sintonizadas para interactuar fuertemente con la atmósfera (desperdiciando energía), probablemente no habría ningún tipo de brillo visible.

Fusión de un reactor

La respuesta de Vandroiy es muy buena en esto. Cualquier peligro para la Tierra sería mínimo.

Cargando la Tierra

No. No estaría enviando electrones desnudos a través del espacio, solo fotones de alta energía (microondas y láseres). El sol envía muchos de ellos en nuestro camino todo el tiempo.

1 Terravatio equivale a 1 Terravatio hora por hora, o alrededor del 43% del consumo eléctrico actual del mundo. 1TW/año no tiene sentido como una cantidad que describe la producción de una planta eléctrica. 1 TWh/año es aproximadamente el 10 % de la producción eléctrica de una planta de carbón típica. Sospecho que se refería a una salida promedio de 1TW. (Todos los valores de comparación de Wolfram Alpha).
Como mencionó @Taemyr, una cifra como "13 000 teravatios" es un número perfectamente sensato (ignorando su magnitud aquí), mientras que "13 000 teravatios por año" no tiene ningún sentido. A menos que esté enviando una planta de energía cada año, cada una capaz de entregar 13 PW.

Puede ignorar por completo el riesgo de fusión en la luna. La seguridad a largo plazo en la luna requiere 6 pies de tierra o el escudo de radiación equivalente contra los rayos cósmicos de todos modos; cualquier cosa que no tenga que estar en la superficie será enterrada. Si un reactor se derritiera, simplemente sellarías los túneles que acceden a él y eso es todo. Sin fugas de radiación, no necesita limpieza.

Si de alguna manera explotara (una secuencia de accidente muy diferente, Chernobyl solo explotó debido a la estupidez extrema por parte del tipo a cargo junto con una decisión extremadamente mala al diseñar el reactor) aún no sería un problema ya que todos están detrás de un adecuado escudo de todos modos: los rayos cósmicos son mucho más calientes que cualquier cosa que emita un reactor.

Esto deja transmitir el poder. Se ha demostrado la emisión de IIRC con una eficiencia superior al 90 %. El problema es el rango: si desea enfocarlo lo suficientemente pequeño como para golpear el receptor, necesitará una antena transmisora ​​​​muy grande y, a diferencia de los satélites de energía solar basados ​​​​en el espacio, debe construirlo en un campo de gravedad.

Un incendio en un reactor como el de Chernobyl no sería un gran problema en la luna debido a la falta de oxígeno para soportar la combustión. Por lo tanto, se calentaría mucho hasta que el núcleo se derritiera y esparciera el material radiactivo demasiado lejos para sostener una reacción.

Ya que quiere una verificación de la realidad, veamos su escenario. En primer lugar, afirma que la energía nuclear presenta algún tipo de peligro: ¿cuál es este peligro?

Tasa de mortalidad de fuentes de energía (muertes/billones de kWhr)

Carbón: promedio global 170,000 (50% electricidad global)

Carbón - China 280.000 (75% de la electricidad de China)

Carbón - US 15,000 (44% de electricidad de EE. UU.)

Petróleo 36.000 (36% de energía, 8% de electricidad)

Gas Natural 4.000 (20% electricidad global)

Biocombustible/Biomasa 24.000 (21% energía global)

Solar (techo) 440 (< 1% de electricidad global)

Viento 150 (~ 1% electricidad global)

Hidro: promedio mundial 1400 (15 % de electricidad mundial)

Nuclear: promedio global 90 (17 % de electricidad global con Chern y Fukush)

http://www.forbes.com/sites/jamesconca/2012/06/10/energys-deathprint-a-price-always-paid/

¿Observa cuán pocas muertes hay debido a la energía nuclear? Si toda la energía generada con carbón se convirtiera mañana en energía nuclear, se ahorraría el 99,947058823 % de las muertes relacionadas con el carbón.

También tenga en cuenta que la mayoría de las muertes por energía nuclear se deben a la tecnología antigua . La mayoría de los reactores son en realidad viejos, especialmente los que se 'derriten' (p. ej., Chernobyl) y están basados ​​en diseños y tecnología antiguos del IIRC: 1960's/1970's. Es probable que este sea su motivo de preocupación sobre el refrigerante, el espacio para una fusión, etc. Sin embargo, ese no es el futuro de la energía nuclear.

Opinión de Bill Gates sobre nuestro futuro energético - http://www.ted.com/talks/bill_gates?language=en

Es muy posible que las muertes por billón de kWh puedan reducirse significativamente más (¿orden de magnitud?) con diseños y tecnología modernos, vías en las que muchas personas y empresas importantes están invirtiendo energías considerables en el diseño. Estamos hablando de sistemas que (según la propuesta exacta) son a prueba de fallas, pasivos, funcionan con combustible gastado y producen muy poco o ningún desperdicio.

Entonces, como hemos descubierto, la energía nuclear es muy segura y es probable que sea mucho más segura (y eficiente) en el futuro. Como tal, el propósito principal de su propuesta es nulo. Quiero dejarte con un pensamiento: ¿cuál es tu Chernóbil?

Su solución para reducir el riesgo de la energía nuclear es ponerla en el espacio y luego 'transmitir' enormes cantidades de energía a la tierra. ¿Cuáles son sus condiciones de falla?

  • ¿La base va a estar tripulada, cuántos van a morir debido a la distancia, suministros médicos reducidos, accidentes en un entorno inusual, costo de la radiación espacial y baja G en el cuerpo?
  • ¿Cuántos van a morir debido a accidentes en la creación de cohetes o en el uso de los mismos? Después de todo, los cohetes son tubos explosivos gigantes, poco confiables y tóxicos.
  • ¿Qué sucede si sus cohetes, satélites o 'rayos' desencadenan inadvertidamente el síndrome de Kessler? Ahí es donde alguna perturbación (por ejemplo, una colisión) inclina el equilibrio/cantidad de escombros en la órbita terrestre lo suficiente como para que comiencen a chocar entre sí y con los satélites, aumentando así los escombros y así sucesivamente... esto podría conducir a la pérdida de todos los satélites, los viajes espaciales y el acceso al espacio en sí no solo por ahora, sino durante cientos de años. ¿Cuál sería el costo de esto en términos de vida, financieros y tecnológicos?
  • Cuán grandes serán las estaciones receptoras en la tierra, cuántas morirán en la construcción y mantenimiento.
  • Cualesquiera que sean las tecnologías de transmisión asumidas como seguras, ¿es realmente segura? Sería interesante observar los impactos a largo plazo en el clima, el medio ambiente y la radiación de grandes volúmenes de energía transmitida de forma inalámbrica.
  • ¿Qué sucede si se interrumpe el haz? Dado que esto está diseñado para aumentar la seguridad, tendrá que generar un porcentaje considerable de nuestras necesidades de energía para tener un impacto notable en la tierra. Entonces, si no funciona, ¿qué significará eso en la tierra?
Esto es muy cierto. Sin embargo, supongo que la Duodécima está usando esto más como una excusa para construir el escenario de transmisión de energía. Probablemente sería una buena idea editar el razonamiento de las plantas nucleares en la luna: allí puede haber una buena fuente de combustible nuclear. Si la Tierra usa mucha energía nuclear y la disponibilidad de combustible se convierte en un problema por cualquier combinación de razones, la gente podría estar interesada en extraer y usar uranio en la Luna.
Todo esto es muy cierto, muy importante y, con suerte, será muy conocido en el mundo real. Sin embargo, la gente es profundamente irracional con respecto al riesgo. A los efectos de la construcción del mundo, es fácil imaginar un tercer gran accidente nuclear, posiblemente causado por terroristas, que ahuyenta a la humanidad de la energía nuclear (basada en la tierra) para siempre. Considere que Alemania está eliminando gradualmente la energía nuclear debido a Fukushima. Es triste, pero plausible, que toda la tecnología pueda ser abandonada.
@npsf3000 - Gracias por la lección de energía verde. Digamos que ocurre un impacto al estilo Tunguska... ¿qué sucede si ese impacto es en un sitio de contención de aguas residuales? ¿Lo que sucede? ¿Pueden las plantas nucleares de hoy en día resistir esto y aún así mantener la radiación bajo control? En un mundo libre de desastres, tu opinión es válida. Recuerde que este es un trampolín hacia la colonización lunar (primero la energía, segundo la industria). Si quisiera una discusión sobre seguridad nuclear, habría puesto esta publicación en un foro ambiental. Votar para eliminar por faaaaar fuera de tema.
Sus números son sesgados y engañosos. La muerte no es el único peligro de los accidentes nucleares y el daño de tales eventos continúa creciendo con el tiempo , en un grado mucho mayor que con el carbón. Apenas hemos arañado la superficie de las consecuencias (lol) de Fukushima. Sin embargo, estoy de acuerdo con el principio de su argumento.
El argumento está bien, si la premisa fuera desalentar la generación de energía nuclear aquí en la tierra. La premisa es que los peligros (por muy bien que podamos manejarlos en la Tierra) no son válidos en la Luna, lo que hace que sea ideal para la generación de energía allí, lo que la convierte en una respuesta bastante fuera de tema.

Acabo de hacer ctrl-F para buscar la palabra "maser". Me sorprende que no aparezca. MASER = LASER excepto que en lugar de L para "luz", MASER usa M para "microondas".

Entonces, ¿el punto?

El caso es que se habla mucho de la dispersión del haz de microondas. Los láseres no tendrían este problema (casi tanto) porque los rayos láser no se dispersan (mucho) (en comparación con la luz que no es láser).

Pero, de nuevo, hay algo llamado MASER... que, como ya habrás adivinado, es como un láser en el sentido de que el rayo permanece enfocado, pero un máser es un rayo de microondas. "Coherente" Esa es la palabra: los láseres y los másers son haces de radiación electromagnética coherente y siguen siendo en gran parte haces estrechos y enfocados a medida que se emiten desde sus fuentes.

Aparte: los másers se inventaron ANTES del láser. Son realmente lo mismo, pero son "de" diferentes partes del espectro electromagnético (de los espectros de microondas y nanoonda respectivamente)

Es una idea genial... emitir energía como un máser/láser. Sería interesante pretender que hay un "gaser"... una fuente de radiación de rayos gamma coherente. ESO concentraría MUCHA energía (debido a la frecuencia extremadamente alta en la parte de rayos gamma del espectro electromagnético. Ciertamente no está claro cuál podría ser YA SEA la fuente O el receptor de un gaser. Pero la radiación gamma es producida por reacciones de fisión/fusión (¿me equivoco?) y tal vez algún ingeniero inteligente podría descubrir cómo configurar un "recipiente de reacción" para producir directamente un gaser sin el desordenado paso intermedio de generar calor y usarlo para impulsar una turbina para hacer girar los imanes pasados bobinas para inducir electricidad para impulsar un máser o un láser (no importa un gaser... ¡loco!)... así que... el recipiente de reacción produce el gas DIRECTAMENTE y luego... no sé cómo recibir eso. Sería un material MUY Especial. Tendría que ser algo así como una "cosa" inaudita... Diría (por ejemplo) algún tipo de dispositivo mecánico cuántico (forma tonta de decirlo... ¡todo es mecánico cuántico!... pero sabes qué Quiero decir. Tal vez). Tal vez solo diga que es

(1) una matriz de microagujeros negros que filtran la radiación gamma (estrechamente enfocada) y la convierten en... Diablos, ¿por qué no decir que la interacción entre la intensa radiación gamma y la matriz (filtro) de microagujeros negros produce un campo gravitacional altamente localizado y modulador... y el campo gravitatorio impulsa directamente una bomba que eleva el agua a lo largo de una escarpa (desde donde el agua puede fluir hacia abajo bajo la gravedad terrestre, por supuesto, para generar hidroelectricidad). ¿Sabías que los lagos Huron y Erie están en la parte alta de una escarpa de 100 km de largo al pie de la cual se encuentra el lago Ontario? ... Podrías fingir que los grandes lagos están medio vacíos (¿por qué? No lo sé. Ya te imaginas eso) y esta máquina puede bombear la mitad del lago Ontario a los lagos Erie y Huron en unas 12 horas. ¿Sabes como? El generador de gas puede atravesar la tierra (¡radiación gamma!) y seguir alimentando las "bombas" incluso cuando la tierra está en la dirección "incorrecta". Por supuesto, se trata de miles de bombas a lo largo de la escarpa desde la región alrededor del río Niágara hasta la península de Bruce. La generación hidroeléctrica que resulta de eso alimenta a toda América del Norte (donde hace mucho tiempo, personas emprendedoras se las arreglaron para almacenar el exceso de energía para exportar... petróleo sintético, por ejemplo).

(2) En lugar de una matriz de microagujeros negros "filtrando" los rayos gamma, podrías hacer un semiconductor (muy especial). Básicamente, podría pretender que este semiconductor puede capturar la radiación gamma y convertirla directamente en electricidad... tal como lo hacen las células solares para la luz visible. Sin embargo, este semiconductor "especial" tendría que ser realmente especial si la radiación gamma no pasara a través de él. ... No estoy seguro de cómo imaginar cómo funcionaría eso... tendría que tener propiedades que van mucho más allá de los semiconductores "tradicionales". Esto tendría que depender de algunos estados cuánticos muy especiales inducidos por la estructura misma del semiconductor... ¡Quizás los microagujeros negros están suspendidos en el semiconductor! :) ... en cualquier caso, esta máquina podría producir electricidad directamente desde el gaser. sin derretirse. De alguna manera. :) Oye... ¿por qué debería producir electricidad? No es tan útil como la producción directa de hidrocarburos (petróleo)... un tipo especial de celda de combustible que funciona a la inversa (enormes cantidades de CO2 y agua tendrían que fluir hacia esta celda de combustible alimentada por gas y grandes cantidades de petróleo (y oxígeno) fluirían fuera de el). La electricidad no es realmente tan buena... la electricidad es un medio de transferencia de energía... no es un medio de almacenamiento de energía. El petróleo (sintético o de otro tipo) es mucho más útil ya que es un medio de almacenamiento de energía y es portátil/intercambiable/envasable. un tipo especial de celda de combustible que funciona a la inversa (enormes cantidades de CO2 y agua tendrían que fluir hacia esta celda de combustible alimentada por gas y grandes cantidades de petróleo (y oxígeno) fluirían de ella). La electricidad no es realmente tan buena... la electricidad es un medio de transferencia de energía... no es un medio de almacenamiento de energía. El petróleo (sintético o de otro tipo) es mucho más útil ya que es un medio de almacenamiento de energía y es portátil/intercambiable/envasable. un tipo especial de celda de combustible que funciona a la inversa (enormes cantidades de CO2 y agua tendrían que fluir hacia esta celda de combustible alimentada por gas y grandes cantidades de petróleo (y oxígeno) fluirían de ella). La electricidad no es realmente tan buena... la electricidad es un medio de transferencia de energía... no es un medio de almacenamiento de energía. El petróleo (sintético o de otro tipo) es mucho más útil ya que es un medio de almacenamiento de energía y es portátil/intercambiable/envasable.

La sencillez de producir DIRECTAMENTE un gaser a partir de un recipiente de reacción nuclear especial (en la luna) y dirigirlo a un receptor especial en la tierra que DIRECTAMENTE produce aceite sintético... ¡genial! :)

La radiación gamma no penetra en la atmósfera de la Tierra a menos que sea de alta energía. Para referencia, consulte en.wikibooks.org/wiki/Basic_Physics_of_Nuclear_Medicine/… : solo 62 m de atmósfera atenuarán un haz de 500 keV a la mitad. Debido a que la radiación gamma es una radiación ionizante, habría problemas de salud adicionales si el rayo fuera mal dirigido. Un MASER probablemente sea la forma más fácil de enviar la energía de regreso a la Tierra.

Dado que la mayoría de las preguntas sobre esto han sido respondidas, excepto cómo transferir energía a la tierra, doy una posible solución: Ascensor espacial

Este bastardo "podría" haber sido utilizado para transportar materiales a la luna, dando así la capacidad de dejar un tubo de plomo enfriado a 7,2 grados Kelvin dándole habilidades superconductoras.

Alternativamente, la finalización de las nano baterías ha tenido éxito, dando a un pequeño avión SSTO impulsado por electricidad la capacidad de transportar bancos de energía cargados desde la luna a la tierra.

Solo recuerde que los diseños de ascensores espaciales son extremadamente sensibles a los pesos de los materiales de sujeción. Su "tubería de plomo" superconductora podría muy bien hacer que falle un diseño de ascensor espacial que de otro modo sería viable. Además, no hay ninguna razón real para usar plomo. Los nanotubos se pueden diseñar para que sean aislantes, conductores o semiconductores, según la disposición de la hoja de grafeno en relación con la longitud del tubo. El grafeno conductor es el mejor material no superconductor que conozco, también es liviano y muy resistente a la tensión.
Creo que ese es el último problema. Primero necesita encontrar un material que sostenga su propio peso y el peso del plomo Y el peso del refrigerante.

No, no puedes emitir energía desde la luna.

Todo el mundo parece olvidar la pérdida de espacio libre. Para microondas de 2 GHz provenientes de la Luna distante (400 000 km), la pérdida en el espacio libre es de 211 dB. Si emitiera 13000 TW (13 x 10 ^ 15 W, que son 161 dBW), llegaría a la Tierra como 161 - 211 o -50 dBW, lo que significa 10^-5 W o 0,01 milivatios...

¿Podemos 'transmitir' energía desde la luna?
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