¿Cómo aprovechar la energía gravitatoria de Júpiter?

Actualmente estoy en órbita alrededor de Júpiter, el alquiler es bastante barato y la vista es magnífica.

Sin embargo, mi antiguo proveedor de electricidad se niega a conectarme a la red terrestre por razones insignificantes como "¿estás loco?" y "¿cómo llegaste allí de todos modos?" Aún así, mis requisitos de electricidad son bastante altos, ya que deseo hacer cosas científicas pesadas y ver videos de gatos en el invierno.

El problema es que el sol está muy lejos, a menudo oculto por Júpiter, no hay viento en el espacio y la minería no parece una buena idea por aquí.

Ahora, tengo mucha energía potencial, ya que Júpiter es masivo. Sé que la energía de las mareas usa la masa de la luna para generar energía, y supuestamente Júpiter es más grande que la luna. Gracias a mucho dinero, planificación y cinta adhesiva, puedo construir casi todo lo que quiero.

Aquí están ahora mis preguntas reales:

  • ¿Puedo convertir la atracción gravitacional de Júpiter en electricidad?
  • ¿Cuál es la mejor manera de hacerlo?
  • ¿Es una buena idea con respecto a otras posibles fuentes de energía?
  • ¿Cuánta energía puedo proporcionar? ¿Suficiente para una casa? ¿Una ciudad?

Mi órbita real se deja a tu elección, prefiero que sea estable y con una buena vista.

Los comentarios no son para una discusión extensa; esta conversación se ha movido a chat .
¿Por qué todos quieren enviarte la energía con láseres? Sólo me preguntaba.
@Gryphon Supongo que esa es la mejor manera de transferir energía en el espacio.
Vale, vale, parecían muchos láseres.
@Gryphon ¿no es eso algo bueno? Los láseres son increíbles.

Respuestas (14)

Hay muchas formas de extraer energía de la gravedad de Júpiter. El problema es ¿cómo lo haces sin bajar la órbita de tu casa ?

¿Flexión de marea? (probablemente no valga la pena)

Cuando dos objetos interactúan con la gravedad hay una fuerza de marea . Los lados más cercanos entre sí sienten un tirón más fuerte que los lados más alejados. Esto hace que se estiren un poco. Si están girando, esto provoca un ciclo de estiramiento y compresión que extrae energía de la gravedad. Eventualmente, ralentizará la rotación del cuerpo hasta que estén bloqueados por marea.

Otra forma de extraer la fuerza de las mareas es a través de una órbita muy elíptica. A medida que los cuerpos se acercan, la fuerza de marea aumenta y se contrae. A medida que se alejan, la fuerza de marea disminuye y se expanden.

Esta flexión de las mareas proporciona un efecto de calentamiento que mantiene a muchas de las pequeñas lunas de Júpiter mucho más cálidas de lo que serían de otro modo.

Digamos que construyes una esfera enorme, puede ser hueca porque la masa no importa, y la colocas en una órbita altamente elíptica y extraes la energía debido a la flexión de las mareas. El primer problema es ¿de dónde sacaste todo ese material? En segundo lugar, ponerlo en una órbita altamente elíptica costará mucha energía, por lo que hay una gran inversión inicial. ¿Inventarás eso? Dudo que obtenga un ROI sólido en su vida, pero alguien puede hacer los cálculos .

¿Usar el campo magnético de Júpiter? (insostenible)

Júpiter tiene un enorme campo magnético y tu casa se mueve a través de él. ¡Podría enrollar un cable alrededor de una bobina y extraer energía eléctrica de este campo! ¡Brillante!

...excepto que al hacerlo estás creando un imán de carga opuesta que atrae el campo magnético de Júpiter creando un arrastre en la órbita de tu casa. Estás hipotecando la órbita de tu casa por electricidad. Este es un tema.

Podrías lanzar el electroimán al espacio. Entonces estará en su propia órbita. Te devolvería la energía con un láser (también un tema) y eventualmente chocaría contra Júpiter.

No puedes simplemente "soltar" cosas de la órbita

Cuando estás en órbita en el vacío, no puedes simplemente "soltar" cosas. Si sueltas algo, seguirá alegremente contigo en órbita, viajando a miles de kilómetros por hora. Tiene inercia que lo mantiene en marcha, al igual que su casa.

Para bajar la órbita de una cosa, tienes que reducir su velocidad. Esto tiene que hacerse con arrastre o con energía. No hay atmósfera contra la que arrastrarse en órbita, por lo que debe proporcionar energía para reducir la velocidad.

No necesita proporcionar toda la energía para reducir la velocidad, solo la suficiente para que raspe la atmósfera. Eso proporcionará resistencia para reducir aún más la velocidad y eventualmente caer en Júpiter.

¿Yo-Yo de basura espacial? (insostenible)

Extraes energía de un campo gravitatorio dejando caer cosas en él. La energía potencial se convierte en energía cinética que se puede aprovechar como el agua que cae por una cascada y hace girar una turbina. Pero si subiera y bajara su casa, tendría más energía levantándose (debido a la fricción y la entropía) que la que ganaría bajándose.

Necesitas algo de masa desechable que puedas arrojar por el agujero. Ya que no quieres deshacerte de tu colección de figuras de plomo o de tu conjunto antiguo de Bricks Of The World, puedes usar tu basura. No es muy sostenible, pero funcionará por un tiempo. Pero, ¿cómo se extrae la energía de él?

Podría poner la basura en un cubo especial con una turbina, enrollar un cable alrededor de la turbina, conectar el otro extremo a su casa y dejarlo caer como un yo-yo. El cable se desenrolla a medida que cae, hace girar la turbina y transmite energía de regreso a su casa. ¡Perfecto!

Excepto que cuesta más energía de la que extraerás.

Incluso si deja que la turbina de basura se caiga del extremo del cable, el cable está tirando de su casa con la misma energía que usted está extrayendo y tirando hacia una órbita más baja. Necesitarás gastar más energía (no igual porque, de nuevo, entropía) para mantenerte en órbita.

¡Turbinas láser de viento espacial! (insostenible o no funcionará)

En cambio, su generador de basura... bomba tendrá un aerogenerador adjunto. A medida que cae a través de la atmósfera de Júpiter, el viento generado hará girar la turbina y extraerá energía de su caída. Un láser transmite la energía de regreso a su casa.

Pero eventualmente te quedarás sin basura. ¿Podemos hacer esto sostenible? ¡Sí!

Elimina al intermediario. En lugar de utilizar la energía gravitatoria para crear energía eólica, utilice directamente la copiosa energía eólica de Júpiter. Lanza aerogeneradores flotantes en la atmósfera de Júpiter y haz que te devuelvan la energía con láseres. Flotarán en la atmósfera de Júpiter hasta que se desgasten. Con un poco de ingeniería se pueden hacer para maniobrar y evitar tormentas.

¿Cuánta energía puede proporcionar? La energía eólica potencial de la Tierra es de unos 250 TW . La atmósfera de Júpiter es enorme en comparación y más turbulenta, por lo que está limitada por la cantidad de piezas del dirigible de la turbina eólica que hayas traído y cuánto tiempo puedas hacer que duren.

... excepto, como señaló @anaximander en los comentarios , no funcionará. La atmósfera es un fluido y la turbina flota en ese fluido. Se moverá con el viento. Esto es como poner una rueda hidráulica en un bote en un río. La turbina tiene que estar anclada a algo y no hay donde anclarla.

Los comentarios no son para una discusión extensa; esta conversación se ha movido a chat .
Creo que estás subestimando la practicidad de poner varios rollos de alambre alrededor del planeta. Entonces es un gran generador. Una serie de velas alrededor del exterior de la bobina (un lado blanco y el otro negro) podrían usar la presión solar para contrarrestar la rotación que se acumularía en la bobina a medida que extrae electricidad.
@Básico Eso es 420,000 km de cable para un bucle, y eso suponiendo que pueda colocarlo cerca de la superficie. Una vez que lo coloca allí, es inestable por la misma razón que los anillos rígidos de Dyson son inestables . Si tiene que usar energía para mantenerlo en órbita para equilibrar la energía que está extrayendo, puede omitir la bobina y aprovechar esa energía directamente. No hay necesidad de una bobina completa, cualquier objeto en órbita se mueve a través del campo, y lo cubrí. Todo es intercambiar energía orbital por energía eléctrica.
Relevante para "no puedes simplemente dejar caer cosas desde la órbita": si lanzamos una pelota de béisbol desde la ISS, ¿podríamos desorbitar la pelota?

Tu no

Su pregunta es similar a preguntar "¿Cómo aprovecho la energía potencial de un agujero ideal sin fricción?".

La respuesta corta es: no lo haces.

La respuesta más larga es: encuentra algo para empujar por el agujero, convirtiendo la energía potencial del "objeto" en energía cinética, y luego recolecta esa energía cinética para impulsar un generador.

El ejemplo más obvio de esto son las represas hidroeléctricas . Un ejemplo a pequeña escala es, por ejemplo, los relojes de péndulo accionados por gravedad .

Tu problema aquí es que estás en órbita. Y cualquier "objeto" que desee empujar por el agujero está en órbita con usted. Tampoco tiene un buen ancla sólida a la que pueda conectar su generador.

Esta es una de las grandes molestias de estar en el espacio: es uno de los lugares donde tienes condiciones de Vaca Esférica . Entonces, a diferencia de la Tierra, donde la fricción contra el suelo y/o el aire es de gran ayuda para usted, estos no existen en el espacio. Una vez que tienes la energía cinética de un objeto en el espacio, es una verdadera molestia tratar de convertirla en alguna otra forma de energía (que es lo que sucede cuando generas e x ergía, es decir, energía utilizable ).

Al contrario de lo que decían las respuestas anteriores, puede obtener mucha energía de la enorme gravitación de Júpiter solo. Io ya hace esto: está experimentando una fuerte flexión de las mareas, y esto calienta el interior para que la luna sea mucho más activa geológicamente que cualquiera de los planetas. Entonces, una forma de responder a su demanda sería: construir una planta geotérmica en Io. Si en realidad no desea establecerse en Io, puede transferir la energía a su estación en órbita a través de un láser.
Por supuesto, esto no es fácil, pero definitivamente es más factible que aprovechar la energía eólica en la propia atmósfera de Júpiter (donde, incluso si pudieras mantener las turbinas flotantes en la atmósfera superior durante el tiempo suficiente para que fueran útiles, sería una locura) .difícil apuntar el láser con suficiente firmeza en la dirección correcta).

Aún así, creo que las ataduras electrodinámicas son una mejor solución, ya que aprovechan la energía directamente en tu propia órbita. Sin embargo, Schwern tiene razón en que, en este caso, el efecto de frenado es significativo. Básicamente, la energía eléctrica que recolectas proviene de tu propia energía cinética, que realmente es algo que no debes desperdiciar (chocar contra Júpiter no es una experiencia agradable ). Todavía puede recolectar mucha energía antes de que eso suceda: 260 kWh por kilogramo que ponga en órbita , lo que corresponde a aproximadamente 37 veces la densidad de energía del carbón , pero eso es todo.

Es posible obtener más si, como con la planta geoeléctrica de Io, aprovechas la energía cinética mucho más vasta de una de las lunas de Júpiter. Para hacer esto, necesitas colocar tu órbita cerca de uno de los puntos estables de Lagrange , mejor en el punto L5 de Ganímedes. El frenado electrodinámico será entonces compensado por el tirón gravitacional de Ganímedes, algo más adelante en su órbita.

Las ataduras electrodinámicas y el uso de una luna suenan como el plan más factible que he visto hasta ahora. Esencialmente, estás aprovechando la energía masiva de la luna en lugar de usar la tuya.

Buenas noticias, malas noticias

Como han mencionado otros, no podrá convertir la energía gravitacional en eléctrica mientras aún esté en órbita. Pero, gracias a toda esa planificación y dinero que mencionó, aún puede configurar algo que le permita obtener la energía que necesita mientras mantiene su estilo de vida actual.

Dyson lloró

Lo que vamos a hacer aquí es tomar el concepto de Dyson Swarm, girarlo de lado y luego entrecerrar los ojos hasta que haga lo que queremos. ¿Y no es eso de lo que se trata la ciencia?

Un enjambre de Dyson es una serie de paneles solares que orbitan alrededor de una estrella, recolectan energía y luego la transmiten a algún otro lugar. A diferencia de una esfera de Dyson, que es un caparazón sólido, el enjambre se compone de muchos paneles pequeños con espacio entre ellos. Entonces, ¿cómo te ayuda esto alrededor de Júpiter?

El cinturón de Júpiter

En lugar de colocar sus colectores de energía solar alrededor del Sol, puede colocarlos alrededor de Júpiter. Averigüe cuál será su camino orbital con anticipación, y luego siembre la totalidad de Júpiter con un anillo de esos colectores solares que estarán cerca (¡pero sin cruzarse!) de ese camino. De esta manera, no importa dónde esté Júpiter en relación con el sol, siempre hay algunos colectores alineados para absorber energía de él. Cualquier colector dentro del alcance de su nave le transmitiría su energía, y los que no estaban dentro del alcance incluirían un paquete de baterías para almacenarlo. A medida que viaja a lo largo de la órbita, entrará en el alcance de diferentes colectores, activando sus baterías. para comenzar a transmitirle mientras los recolectores anteriores recargan su carga.

No reinventes la rueda

Por supuesto, si va a esforzarse por hacer algo que se parezca a un enjambre de Dyson alrededor de Júpiter, podría hacer lo mismo fácilmente pero alrededor del Sol como se diseñó originalmente. La transmisión de energía inalámbrica sería más difícil de calibrar, pero en el lado positivo, ganaría mucha más energía usando la misma cantidad de colectores o, por el contrario, la misma energía usando muchos menos.

Este plan como problema: la eficiencia de los colectores solares en Júpiter es muy pobre. Júpiter está a 5 UA de distancia, en comparación con 1 UA de la Tierra. La intensidad solar cae con el cuadrado de la distancia, por lo que 5 veces más lejos, los colectores solares en Júpiter serán 25 veces menos eficientes. En la órbita de la Tierra, la energía solar es de 1360 W/m<sup>2</sup>. En el de Júpiter es de 54 W/m<sup>2</sup>. Un metro cuadrado de buenos paneles solares en la órbita de la Tierra podría hacer funcionar 3 o 4 computadoras de escritorio para juegos de alta gama. En Júpiter, apenas alimentaría una computadora portátil.
Además, colocar paneles solares "alrededor de Júpiter" requiere muchos más paneles solares que "alrededor de la Tierra". No estoy seguro de que se ajuste a mi presupuesto.
@PatJ No había especificado un límite superior para el presupuesto, lo que, por supuesto, limitaría la cantidad de paneles que puede usar. Pero quiero señalar que no los necesita "alrededor de Júpiter" en cada eje, solo un anillo de ellos que rodea el área que recibiría la mayor cantidad de luz solar. Y según las preocupaciones de Schwern, es por eso que sugiero simplemente usar una configuración típica alrededor del sol y luego enviar esa energía de regreso a la estación de Júpiter.
¿Júpiter emite suficiente radiación del tipo adecuado para activar la energía fotovoltaica? En otras palabras, ¿sería posible cambiar el nombre de los paneles solares a paneles jovianos?

Dado que la pregunta es sobre energía gravitacional, entonces podría considerar que las respuestas aquí son el plan de "respaldo" (aunque dada la dificultad de aprovechar la energía gravitacional, este es en realidad el plan "A").

La energía gravitacional no es algo que puedas recolectar directamente. En la Tierra, generalmente aprovechamos la gravedad tomando la energía potencial de algo como un estanque de molino o un depósito en un punto alto, y la convertimos en energía cinética haciendo que el agua corra por una canalización hasta un punto más bajo, girando una turbina o rueda hidráulica en algún lugar entre el punto "A" y el punto "B".

La analogía más cercana que se me ocurre sería permitir que una atadura electrodinámica atraviese la magnetosfera de Júpiter. El cable generará una corriente a medida que baja en espiral a través de la magnetosfera y la energía se puede transmitir desde la órbita en descomposición a un receptor adecuado. Este documento proporciona cálculos y le da una idea de la magnitud de la tarea que se está proponiendo, por ejemplo, una correa para una pequeña nave espacial que necesita un promedio de 180 W, mientras que en una órbita de 5 días alrededor de Júpiter necesitaría una correa de 4,75 km de largo por 1 mm de diámetro. El análogo natural es que la Luna Io atraviesa la magnetosfera joviana y genera un "arco" eléctrico que corre entre la Luna y Júpiter y transporta 2 billones de vatios de energía eléctrica.

La otra conclusión de este documento es que la energía útil se genera dentro de la órbita de Europa, que también se encuentra dentro de los intensos campos de radiación del propio Júpiter, por lo que estaría dentro de un hábitat espacial fuertemente blindado o en órbita más allá de Calisto y, por lo tanto, fuera. de los campos de radiación.

Por lo tanto, se podrían construir ataduras muy largas y enviarlas en órbitas elípticas alrededor de Júpiter, transmitiéndote energía. A medida que la energía se emite desde la correa, la órbita decaerá naturalmente (no se obtiene algo a cambio de nada). Podrías enviar energía de regreso a la correa, y luego actuaría como la armadura de un motor eléctrico, siendo "bombeado" contra el campo magnético de Júpiter y elevando la órbita. Dadas las pérdidas de eficiencia, la cantidad de energía que se bombea de vuelta a la atadura para elevar su órbita será mayor que la que recolectó mientras extraía energía de la magnetosfera, por lo que parte de su infraestructura se construirá y lanzará nuevas ataduras periódicamente. base.

No exactamente. Pero puedes usar sus lunas, gracias al efecto tirachinas. Lo que haces es pasar por detrás de ellos, dada su dirección de órbita. La gravedad de tu propia nave espacial hará retroceder a la luna, ralentizándola un poquito, mientras que la gravedad de la luna te acelerará a ti. Básicamente transfieres el impulso de la luna a ti mismo.

Con una buena puntería, puedes volar a través del campo magnético de Júpiter a gran velocidad y extender una cuerda como la que mencionó AndyD273, convirtiendo la energía cinética que tienes en energía eléctrica útil. Esto lo retrasará, pero si lo planifica correctamente, tendrá suficiente energía para pasar otra luna.

La desventaja es que tienes que pasar sobre los polos de Júpiter, y la gravedad de Júpiter te sacará de las trayectorias orbitales de las lunas. Esto no lo hace imposible, pero podría pasar una gran cantidad de tiempo haciendo órbitas extrañas y no mucho tiempo absorbiendo el impulso de las lunas o convirtiéndolo en energía. Las células solares, incluso tan lejos, pueden proporcionar más energía.

Esta respuesta es prometedora, pero no es ciencia dura. ¿Quizás podría describir de una manera más rigurosa las órbitas que seguiría y los métodos que usaría para generar electricidad?
"Lo malo es que tienes que pasar por encima de los polos de Júpiter..." No lo entiendo. ¿Por qué tendrías que pasar por encima de los postes y por qué sería un inconveniente incluso si lo hicieras?

La energía no se puede crear ni destruir, así que... (para simplificar, asumo que tu hogar es Calisto )

Su energía potencial total de la órbita es

METRO a s s × GRAMO r a v i t y × H mi i gramo h t = 10.8 × 10 22 × 3.86 × 10 17 norte × 1 , 880 , 000 k metro = 725 , 842 , 965 , 000 , 000 , 000 , 000 , 000 × 10 22 j o tu yo mi s

(Use esto para calcular la gravedad fácilmente)

Un vatio es 1 julio/segundo, por lo que suponiendo que viva 100 años, divida los julios por segundos (3,153,600,000 segundos es lo suficientemente cerca)

entonces sobre 724 , 842 , 965 , 000 , 000 × 10 22 Watts si chocas contra Júpiter (pero morirías mucho antes de llegar a la superficie)

Y luego, por escala, un televisor usa 80-400 vatios. El hogar promedio usa un promedio de 660 000 000 vatios (convertidos de 10 932 kilovatios hora).

apenas 100 , 000 ( × 10 22 ) Los vatios restantes lo acercan lo suficiente al límite para saber que moriría mucho antes de obtener suficiente energía solo de la gravedad. (De la atmósfera de Júpiter)

Ok, Matemáticas estaba desactivada, por lo que esto puede ser posible si existiera algún dispositivo mágico, pero el siguiente punto invalida este plan de todos modos.

Sin embargo, lamentablemente, probablemente gastará energía para MANTENER su órbita. Y dado que jugar con tu energía potencial decaerá tu órbita... Realmente es una mala idea. Las ecuaciones anteriores asumen una conversión perfecta. Es probable que solo aproveches una pequeña fracción de eso. ¡Quiere energía barata y confiable! Pero las únicas fuentes de energía que quedan ahora son el sol y lo que traes de la Tierra... Y no estás recibiendo suficiente luz solar a menos que construyas un sistema de matriz solar masivo.

Su único 'razonable' (todo es irrazonable a esa distancia) es usar un generador termoeléctrico de radioisótopos (salida basada en su modelo/diseño, aunque espere alrededor de 2-5 vatios/kg). (Al menos desde el punto de vista de la tecnología moderna, esto es lo que hacen las personas inteligentes de la NASA. Solo trate de no molestar a la Oficina de Protección Planetaria de la NASA).

La energía potencial es la aceleración debida a la gravedad multiplicada por la masa multiplicada por la altura. ¿De dónde sacaste masa para tu cifra de 3.8e17 newtons? Además, desearía que hubiera una insignia de 'Use 10 veces demasiados dígitos significativos en una pregunta de ciencia dura' para este sitio.
Obtuve la masa de Júpiter y Calypso de Wikipedia (y su distancia de separación) y usé la calculadora que vinculé para obtener g. Callisto pesa 10,8 × 10 ^ 22 kg, por lo que mi respuesta sería 20 órdenes de magnitud demasiado pequeña.
La energía potencial gravitatoria es GRAMO METRO metro r . Puedes cosechar la mitad de la diferencia cambiando r si permaneces en una órbita circular. No es necesario calcular los valores locales de gramo . La energía recolectada al bajar Callisto a las cimas de las nubes está alrededor 8.7 × 10 31 j . Pero eso es una masa enorme.
"660.000.000 vatios (convertidos de 10.932 kilovatios-hora)". - Erm, estás fuera por algunos órdenes de magnitud. 11000kWh ~= 40GJ, lo que suponiendo que consume energía a una tasa constante en el transcurso de un año, corresponde a un consumo de energía de 40GJ/(60*60*24*365) ~= 1250W. Pero de cualquier manera, 80x10^48 J del planeta divididos por 40GJ por año son aproximadamente 2x10^39 años, por lo que su punto sigue siendo válido.

Utilice un generador MHD . Problema resuelto.
Accedes directamente a la energía cinética del plasma magnetosférico usando la fuerza de Lorentz, sin afectar tu energía orbital O el momento angular (la diferencia entre ambos parece eludir a todos aquí). Esta es una recarga gratuita de baterías para siempre.

El problema con la "flexión de marea" es ninguno. En primer lugar, hay dos tipos de calentamiento interno por mareas en las lunas. Uno disipa la excentricidad (y por lo tanto el momento angular, no la energía). Eso es flexión de marea.
El otro, más débil, pero también activo en órbitas con excentricidad cero (como saben, todas las lunas del sistema solar, solo miren algunos números) que funciona a través de las fuerzas de marea reales, depende en gran medida del tamaño y la masa de ambos objetos. , que tu casa no tendría problema con eso.

¡Suena prometedor! ¿Dónde encuentro el plasma?
Toda la magnetosfera está llena de él. El plasma es esencialmente gas que se ioniza en un grado variable. El plasma magnetosférico generalmente está completamente ionizado (lo que significa que cada átomo tiene al menos una carga) y consta de electrones y todo tipo de elementos con diferentes números de carga. Así que hay muchas cargas volando. Pero la física magnetosférica es más complicada. Desea evitar las regiones con partículas pesadas no térmicas altamente energéticas que vuelan, pero también flotar en una región con suficiente densidad de corriente para cargar su MHD Gen.
Si estoy en esa esfera, ¿no habrá fricción que me detenga y finalmente me estrelle contra el planeta?
@PatJ: Tendrías una fricción limitada. Pero las fuerzas electromagnéticas son realmente fuertes. Busca la extensión de las magnetosferas. son enormes Puede elegir fácilmente una región que tenga suficiente densidad de carga y fricción lo suficientemente baja para que su plan sea factible.

La energía de gravitación directa es una causa perdida en la caída libre. Si estás lo suficientemente cerca como para tener gravedad, entonces ya no estás en órbita y morirás pronto.

Sin embargo, existe una solución que utiliza la gravedad, al menos indirectamente.

Al usar una correa electrodinámica , puede aprovechar toda la energía cinética que tiene y recolectar toda la electricidad que desea.

Las ataduras electrodinámicas (EDT) son cables conductores largos, como los que se despliegan desde un satélite de atadura, que pueden funcionar según principios electromagnéticos como generadores, convirtiendo su energía cinética en energía eléctrica, o como motores, convirtiendo la energía eléctrica en energía cinética. El potencial eléctrico se genera a través de una cuerda conductora por su movimiento a través del campo magnético de un planeta.

¡Y Júpiter tiene un campo magnético masivo, lo que significa mucha, mucha energía!

Sin embargo, esto no va a resolver los problemas de ancho de banda para la transmisión de videos de gatos de YouTube.

EDITAR: No existe tal cosa como un almuerzo gratis.
Interactuar con la gravedad de Júpiter de cualquier manera hará que la casa pierda impulso y, finalmente, salga de órbita.

Podría posponer esto pasando la deuda de inercia a otra cosa, como un trozo de hielo bloqueado por mareas de los anillos de Júpiter o una luna.
Puede conectarle la correa ED y usar microondas o láser para enviar la energía a su casa, luego, cuando finalmente pierdan el impulso suficiente para salir de órbita, recoja la correa y colóquela en una nueva roca.

La gravedad no es la mejor opción.

Júpiter es una bola gigante compuesta principalmente de hidrógeno, por lo que, a todos los efectos prácticos, es un suministro ilimitado de combustible.
A costa de tener que importar oxígeno, podría quemar el hidrógeno para obtener energía y obtener agua potable como subproducto.
También podría separar el hidrógeno 3 para usarlo en un reactor de fusión para obtener energía y vender el helio resultante a la Tierra para pagar las facturas de alto ancho de banda.

Esto bajará la órbita de la casa.
@Schwern Cierto, pero es posible que pueda lograr un equilibrio entre la resistencia y la potencia en el que se pueda gastar una cantidad mínima de combustible para impulsar la órbita de vez en cuando. Y también está muy cerca de una gran reserva de hidrógeno que podría recolectarse y usarse como combustible para aumentar el impulso. Por supuesto, si puedes hacer eso, podrías usar el hidrógeno para producir energía...
Sí, serían interesantes algunos cálculos sobre cuánta energía puede generar durante cuánto tiempo mientras permanece en una órbita segura.
¿Por qué no convertir directamente el combustible en electricidad?
@TimB Porque la pregunta era sobre el uso de la gravedad para hacerlo. Y no puedes usar la gravedad directamente cuando estás en caída libre. Si dejas caer algo en Júpiter para tratar de generar energía, perderás masa, y solo puedes perder una cantidad limitada de masa. Quemar el hidrógeno de Júpiter, instalar un pequeño generador atómico o un generador de fusión usando el hidrógeno de Júpiter... Muchas opciones mejores que usar la gravedad. No existe tal cosa como un almuerzo/lanzamiento gratis.
Quemar el hidrógeno no es práctico; el oxígeno que necesitas pesa 8 veces más que el hidrógeno.

Como otros señalaron, para extraer "energía gravitacional" es necesario dejar caer algo, al igual que en una represa hidroeléctrica, la energía se recolecta dejando caer el agua. Como surge la pregunta de qué dejar caer, sugiero usar un par de lunas jovianas.

La solución es bastante simple, aunque hay algunos problemas prácticos que te dejo para que los resuelvas. Estoy seguro de que cuando llegues a Júpiter los habrás resuelto.

En primer lugar, necesita un par de correas largas, ligeras y fuertes: unos pocos millones de kilómetros deberían ser suficientes.

Luego, debe unir un extremo de cada atadura a una luna joviana diferente. Cualquier par de lunas podría funcionar.

Sujete el otro extremo de las ataduras a una polea con un resorte, similar al dispositivo que se usa en las cuerdas extensibles ( ejemplo ). Tenga en cuenta que la polea y el resorte deben ser capaces de asignar la mayor parte de la longitud de las correas, pero estoy seguro de que si ha logrado obtener la correa, eso no será una preocupación práctica.

Ahora solo necesita conectar un generador eléctrico a la polea y obtendrá mucha energía que obtendrá de la energía mecánica de un par de lunas de Júpiter. Como los estarás frenando y acelerando, es probable que terminen cayendo a Júpiter o queden en la misma órbita, pero no te preocupes: hay muchas lunas alrededor para seguir alimentando tu casa.

Puede que le preocupe el riesgo de que las ataduras se enreden en Júpiter, pero no deberíamos preocuparnos por eso. Si sucede, y si la superficie de Júpiter no es lo suficientemente resbaladiza como para liberarse, el planeta comenzará a tirar de las lunas y obtendrá aún más energía de la rotación de Júpiter. Solo necesita asegurarse de que las ataduras sean lo suficientemente fuertes y estén firmemente unidas a las lunas.

Puede obtener energía de las fuerzas de las mareas. Creo que la forma 'más fácil' sería colocar una barra larga a cada lado de su estación y tener una masa igual en cada barra que pueda deslizarse hacia arriba o hacia abajo. Las masas están conectadas a un mecanismo que significa que ambas se mueven hacia adentro o hacia afuera juntas, por ejemplo, podría tener un cigüeñal en su estación un poco como el mecanismo de pistón en un motor. Podría hacer que este 'motor' reciproque girando la estación, pero sospecho que eso termina tomando energía de la rotación de su estación. En cambio, creo que sería mejor tener una órbita elíptica como Io. Conecte un resorte de reloj a su cigüeñal y mantenga el eje de sus varillas apuntando hacia Júpiter (el bloqueo de marea hace esto gratis). Luego, a medida que cambia su altitud, también lo hace la fuerza diferencial sobre las dos masas, por lo que la fuerza sobre el resorte cambia, por lo que el cigüeñal gira un poco, por lo que puede extraer un poco de energía. ¿Una cantidad lamentablemente diminuta de energía dices? ¡Solo use masas más grandes y varillas más largas!

Esto en realidad no te hace entrar en espiral (de hecho, si estás fuera de una órbita geoestacionaria, te hará salir en espiral) debido a la aceleración de las mareas. En realidad estás robando energía de la rotación de Júpiter.

https://physics.stackexchange.com/questions/142435/when-a-planet-is-heated-through-gravitational-pull-where-is-the-energy-taken-fr

https://en.wikipedia.org/wiki/Tidal_acceleration

Para aprovechar la energía gravitacional, debes usar una honda para transferir el impulso. Transfiere específicamente el impulso de algo que orbita lo que estás orbitando. (No puedes transferir el impulso de una estrella mientras orbitas esa estrella). Júpiter tiene lunas, ¿verdad?

La asistencia de gravedad y una forma de aerofrenado te brindan un método para acelerar y reducir la velocidad. https://en.wikipedia.org/wiki/Gravity_assist

"Las representaciones realistas de encuentros en el espacio requieren la consideración de tres dimensiones. Se aplican los mismos principios, solo que agregar la velocidad del planeta a la de la nave espacial requiere la suma de vectores, como se muestra a continuación". Mira el diagrama.

https://en.wikipedia.org/wiki/Aerofrenado

"Durante la fase de finalización de la misión, se realizó un 'experimento de molino de viento': la presión molecular atmosférica ejerce un par a través de las alas de las células solares orientadas en forma de vela de molino de viento".

En lugar de convertir la energía (presión) en calor, utiliza una turbina y genera electricidad.

Usaría múltiples drones que viajan entre Io, la atmósfera superior de Júpiter y Europa.

¿Cuánta energía? Calcularía esto restando la velocidad del periápside (aproximación más cercana) de la órbita Io-Júpiter de la velocidad del periápside de la órbita Europa-Júpiter.
Io tarda 1,77 días en orbitar y Europa tarda 3,55 días, por lo que debería recibir una carga al menos una vez a la semana.

https://en.wikipedia.org/wiki/Elliptic_orbit

velocidad = sqrt (parámetro de gravedad de Júpiter x (2/distancia de Júpiter - 1/longitud de la órbita)

https://en.wikipedia.org/wiki/Standard_gravitational_parameter

Param de gravedad de Júpiter = 1,27 x 10^17 m^3/s^-2

longitud de la órbita = radio de Júpiter + radio de la órbita de la luna

https://en.wikipedia.org/wiki/Júpiter

Radio de Júpiter = 71,492 km

https://en.wikipedia.org/wiki/Galilean_moons

Radio de la órbita de Io = 421,700 km

Radio de la órbita de Europa = 670.900 km

Velocidad antes del aerofrenado = 58.153 m/s

Velocidad después del aerofrenado = 57.405 m/s

Digamos que tu casa o el dron tiene la masa de la torre Eiffel.

https://en.wikipedia.org/wiki/Torre_Eiffel

Masa del barco = 7.300.000 kg (Peso original de la torre)

energía cinética = .5 x masa x velocidad^2

El cambio en energía cinética = 315,500,000,000 Kilojulio

1 julio = 0,0002777 vatios hora

Entonces 87,600,000 kilovatios hora

Si pudiera recolectar el 20% de esto, obtendría 17.5 Gigavatios.
Eso es 910 al año si puede obtener un cargo una vez a la semana.

Nueva York utiliza 60.000 gigavatios al año. http://engineering.mit.edu/ask/how-many-wind-turbines-would-it-take-power-all-new-york-city

Por lo tanto, necesitará 66 drones con la masa de la torre Eiffel o su hogar deberá pesar 480 000 000 kg para alimentar una ciudad. La masa de Europa es 4,8 × 10 ^ 22, así que adelante y potencia 10 ciudades.

Si no usaras drones, esto sería extremadamente emocionante.

Me estoy imaginando un barco con forma de tabla de surf con varias filas de ruedas de paletas que recorren la parte superior e inferior.

Puede obtener energía de un campo gravitacional, pero no manteniendo su requisito de una órbita estable. Si su órbita gira lentamente en espiral hacia afuera, su energía cinética se reduce.

Esto podría hacerse usando el campo magnético de Júpiter, convirtiendo el sistema Júpiter/nave espacial en una dínamo gigante.

Sin embargo, el suministro de energía nunca es ilimitado: gradualmente, su nave espacial flotará más y más lejos de Júpiter, dejando finalmente su influencia gravitatoria y entrando en la influencia gravitatoria de otro planeta.

Además, mientras esto sucedía, la energía generada también descendería hasta casi cero.

No soy un tipo de física, pero sé que no puedes simplemente generar energía a partir de la FUERZA gravitacional de forma continua. Pero puede obtener permitiendo que algo caiga (a expensas de su energía potencial), pero eso no es continuo. Tendrá que encontrar algún otro método natural para recuperarlo (como la evaporación -> energía hidroeléctrica de la presa).