lunes, 27 de abril de 2009

Transferencia de energía eléctrica en el espacio

Sin duda las ideas y propuestas de Alexander Bolonkin son originales e innovadoras y esta tambien lo es.
Es una propuesta para poder transferir electricidad en grandes cantidades a otras partes del sistema solar.

Una vez que empecemos a colonizar el sistema solar, puede que veamos útil transferir grandes cantidades de energía de un parte del sistema solar donde es muy abundante a otra donde no lo es tanto.
En el sistema solar interior hay energía solar abundante(a la distancia de Mercurio 6 veces mas intensa que en la orbita de la Tierra).
Gigantescas estaciones de paneles solares podrían colocarse en una orbita cercana al sol y así poder suministrar energía a grandes proyectos que requieran mucha energía, como posibles casos de terraformación, construcción de megaestructuras, o suministro de energía a naves espaciales, entre otras muchas funciones mas.

Esta transferencia de electricidad de realizaría sin cables, utilizando un filamento de plasma como conductor de la electricidad.
El plasma es el cuarto estado de la materia, los núcleos atómicos están desprovistos de sus electrones, así que hay cargas positivas y negativas libres, estas cargas libres permiten el paso de corriente lectrica, asi el plasma actua de conductor.
El propio filamento de plasma generaría por lo tanto un campo magnético que comprimiría el plasma, y así manteniendo la integridad del sistema, al mantener el plasma en una forma compacta.
De esta forma seria posible incluso transportar energía desde la Tierra a Marte(100 millones de km), con una cantidad de plasma que no superaría unos pocos cientos de gramos.
Este es un ejemplo pero sigamos con otros posibles usos.

Transferencia de energía al espacio

Se podría conectar una fuente eléctrica(1) a una estación espacial o una nave espacial(3)mediante dos cables de plasma(2) creados en forma de una haz de plasma enviados en su dirección.
En caso necesario el cable de plasma se puede desviar con un reflector de plasma(4)
La sección del cable de plasma puede ser miles de m2 .


Como se observa en la figura (a) los dos cables de plasma al tener corrientes opuestas se repelen. Los cables de plasma pueden deformarse hasta ser circulares si es necesario, esto es necesario para los siguientes casos a explicar.

Una nave espacial podría conectarse al cable y extraer energía eléctrica, Bolonkin plantea dos formas de extracción, la primera propone extraer las partículas cargadas mediante una fina película conductora para su uso, y posterior emisión por otra fina película( figura b), o mediante dos finas redes con un campo electroestático que opone resistencia a la corriente del plasma.(figura a)
La figura c muestra un reflector de plasma que cuenta de varias redes con cargas opuestas, para reflejar las partículas de cargas opuestas.

Transferencia de electricidad a un satélite, una estación espacial o la Luna.

En este caso se necesitarían al menos dos torres de 100 km( de las que ya se hablo aquí)si queremos que la transferencia sea continua, esta altura es necesaria para que la atmósfera no interfiera con el plasma.
Para una transferencia puntual a un satélite solo es necesaria una torre, como se observa en la imagen.
La energía solar recogida por paneles solares en LEO o la Luna se puede enviar a la Tierra, o al revés.

Se observa la Luna(7), la Tierra(1), las dos torres(2), el cable de plasma(4)(6)

Transferencia de electricidad a Marte.

Misma situación a la anterior pero llevada mas alla, valida incluso si Marte esta en el punto opuesto de la orbita.

Vela magnética AB de plasma.

La idea consiste en cerrar el cable de plasma en una circunferencia gigantesca.
A causa de la bajísima resistencia en el plasma el circulo se mantendría sin apoyo externo durante algunos años.
En el centro iría la nave espacial, que se mantendría unida al circulo de plasma gracias a un campo magnético que ella produciría, seria atraída o repelida por la vela según se coloque detrás o delante de este.
La vela se impulsaría gracias al viento solar. El viento es un flujo de partículas cargadas proveniente del sol, estas partículas cargadas ceden su momento al campo magnético, lo ‘empujan’, otras versiones de velas magnéticas ya se han propuesto como método para viajar a porcentajes bajos de c(3%), pero las velas(de todo tipo) ya tendrán su sitio en entradas posteriores.
Anillo de plasma(2), nave espacial(1), viento solar(3), empuje de la vela magnetica(4), fuerza magnética de la nave(5)

Transferencia inalámbrica de energía eléctrica en la Tierra.

Se trata de utilizar la ionosfera como acumulador eléctrico gigantesco y como conductor de masivas cantidades de electricidad de un continente a otro.
La superficie terrestre es utilizada como conductor de regreso.
Son necesarias al menos dos torres de 100 km, altura donde esta la ionosfera. Mejor si son mas de dos.
Vea un par de problemas a esto si fuésemos capaces de hacerlo, primero la gente ya tiene miedo con una simple antena de telefonía cerca suyo, la oposición antes una de estas cosas seria mucho mayor. Y las conspiranoias sobre el control del clima o la mente nacerían a patadas sin duda.
La otra es que necesitaríamos un gobierno a nivel mundial, no veo sino quien estaría dispuesto a enviar mucha energía eléctrica de un continente a otro.

El paper original ‘Wireless Transfer of Electricity in Outer Space’ de Alexander Bolonkin

martes, 14 de abril de 2009

Potencial de los habitats espaciales, esferas de Dyson y paradoja de Fermi

Después de unos días(demasiado pocos) de descanso vuelvo a la carga con esta entrada en la que tratare un amplio rango de temas, entre otras cosas de terraformación, la paradoja de Fermi, esferas de Dyson, habitats espaciales y el chauvinismo planetario.

Imaginémonos que podemos comunicarnos con un feto humano en el octavo mes de embarazo. Le preguntamos que espera de su futuro.
Quizás nos diría que el útero donde vive se le ha quedado pequeño y que espera poder salir pronto para encontrar otro útero mas grande y acogedor que le permita seguir creciendo.

También imaginémonos un civilización que vive en una isla en medio del pacifico, como pudo ser la que vivió en la Isla de Pascua, están agotando sus recursos y su población ha crecido tanto que la isla se les queda pequeña.
Han oído leyendas de otras islas lejanas, unas llamadas Las Islas Azores, y sueñan con cruzar el mar para dirigirse a ella, y así seguir con su crecimiento y solucionar sus problemas de recursos.
Por lo tanto se ponen a ello y envían unos barcos para ir en busca de esas islas.
Cruzan el mar, llegan hasta el continente asiático, pero lo ignoran, empeñados en que solo una isla como la suya les puede servir , no son capaces de ver que todo el continente asiático puede suplir sus necesidades, y así pasan por Oceanía, África y Europa, ignorándolos igualmente y finalmente llegan a las Azores, islas que habitan, pero que no les duraran mucho tiempo...

¿No resulta poco imaginativo el feto pensando que su futuro va a consistir en un paso de un útero a otro, y a otro, en vez de una vida mucho menos limitada y mas rica como ser independiente al aire libre?¿o la de esos isleños pensando que solo una pequeña isla como en la que nacieron puede suplir sus necesidades, ignorando cuatro continentes enteros en los que se podrían expandir en una tasa millones de veces en la que lo harían si se limitasen a viajar a esa otra isla soñada?

¿Pero acaso no estamos cometiendo el mismo error al pensar que vamos a abandonar este mundo(la Tierra), cruzando billones de km para aterrizar en otra ‘Tierra’ (tardemos miles de años o unos pocos)en otro sistema solar,?¿somos poco imaginativos?

Porque digo esto? La mayoría de la gente, incluidos científicos, tiene esta visión del futuro de nuestra especie en el espacio, el de una civilización que tiene que expandirse colonizando planeta tras planeta, cruzando años luz en el camino.
Cometen el error de pensar que se va dar una situación como la de muchas películas de ciencia ficción , la de un universo en que casi cada estrella tiene planetas habitables con condiciones casi como las de la Tierra.
Y lo probable es que aunque los planetas sean muy abundantes, pocas estrellas tengan planetas que tras un largo proceso de terraformación sean habitables, y menos que incluso así cumplan las condiciones agradables que esperamos de otra ‘Tierra’, como gravedad y duración del día adecuada.
Una gravedad inadecuada trae problemas de salud

A esto se le llama chauvinismo planetario, termino creado por Asimov

Descartan sin razón el potencial que supone utilizar la cantidad increíble de asteroides cometas, planetas enanos y lunas que poseen los sistemas solares, no para habitarlos sino para construir habitats como los que hable en esta entrada, utilizando los materiales que nos dan.
Estos habitats pueden otorgar a los seres humanos un forma de expansión con unas condiciones que igualan a las de la Tierra; clima agradable, buena iluminación, equivalente a la gravedad normal, día de 24 horas....o que incluso las mejoran; ausencia de terremotos, huracanes, inundaciones, plagas, contaminación....

Viendo los recursos que puede dar un sistema solar cualquiera, hagamos una comparativa de tres hipotéticos sistemas solares, uno con mucha masa en forma de grandes planetas y poca en asteroides, como puede ser el nuestro, uno donde la masa no se ha concentrado en planetas y solo hay asteroides, como puede ser Alpha Centauri, y otro caso intermedio.
Para el primer caso consideremos el equivalente de una masa terrestre(MT) en forma de cuerpos menores, para el tercero veamos de ejemplo de la nuestro sistema solar si no se hubiesen formado planetas , Júpiter tiene un núcleo sólido de cerca de 20 masas terrestres, Saturno parecido y Neptuno y Urano un núcleo de 5-7 masas terrestres, y en la nube de Oort se teoriza que pueden existir el equivalente de la masa de Júpiter en cuerpos pequeños de hielo.
Así que:
Primer caso: 1 MT en forma de cuerpos menores =5.85 * 10^24 kg
Segundo caso: 50 MT en forma de cuerpos menores =2.9 * 10^26 kg
Tercer caso: 200 MT en forma de cuerpos menores =1.17*10^27 kg

Tomando un valor aproximado de la masa que podría tener un cilindro de O’Neill (10^13kg)
¿Cuantos de estos cilindros se podrían construir?
Tomando la cifra de 5 millones que podrían vivir en cada uno,¿ cuanta población mantendrían?
¿Cuanta superficie habitable supondrían, comparándola con la que os ofrece nuestro planeta? Tierra = 510*10^6 km2, cilindro = 300 km2

Estos cálculos y los datos utilizados son únicamente aproximativos, intentan reflejar una idea, pero como veréis incluso errores de varios ordenes de magnitud no cambian mucho lo que quiero decir.

Primer caso = 5.85*10^11 habitats = 2.9*10^18 personas, 344117 veces la superficie de la Tierra
Segundo caso = 2.9*10^13 habitats = 1.46*10^20 personas =,17 millones de veces la Tierra
Tercer caso = 1.17*10^14 habitats = 5.85*10^20 personas, 69 millones de veces la Tierra.

Incluso con crecimientos inmensos de población, de alrededor de un Billón de personas al año,(un aumento equivalente a la población de la Tierra cada dos días) se necesitarían 3 millones de años para colonizar totalmente un sistema solar del primer caso, y 580 millones de años para el tercer caso. Estos valores de crecimiento son arbitrarios, podrían ser menores, por lo tanto dando unos intervalos de tiempo mayores.
Esta visión de la utilización de los recursos para la expansión de la humanidad es la de ‘hight frontier’ en oposición al chauvinismo planetario.
Trasladando esto a nuestro sistema solar y a específicamente nuestro caso de posible colonización del sistema solar, Marte aporta un cuarto de superficie terrestre mas, Venus una mas. Marte tiene un gravedad reducida que quizás sea problemática y Venus en caso de terraformarse tendría un ciclo de día-noche junto una excesiva radiación solar e índice ultravioleta algo ‘incomodo’.
Apenas dos superficies terrestres mas con malas condiciones en oposición a mas de 300000 superficies terrestres con buenas condiciones.

Y esto seguirá ocurriendo aun mas exageradamente fuera de nuestro sistema solar cuando vayamos a otros.

De hecho Frank Drake el famoso creador de la ecuación del numero de civilizaciones extraterrestres, calculo y hizo una comparativa de las energías que necesitaría una civilización expansiva en caso de decidir seguir su expansión dentro de su sistema solar a la forma del 'hight frontier' con habitats espaciales o seguir su expansión viajando a otras estrellas en busca de otros planetas.
Comparando la energía necesaria para mover un kilo a diez años luz de distancia a un 10% de c, (asumimos con optimismo que hay sistemas solares con planetas habitables cada diez años luz)con la energía para mover un mismo kilo de una distancia Luna-Tierra para construir un hábitat espacial, resulta ser:
Energía por kg para la colonización interestelar/ Energía por kg para la colonización del sistema solar = 7*10^6
Es decir varios millones de veces mas costoso.
Y si tenemos en cuenta el consumo de energía para frenar de 0.1% de c a velocidades normales en el sistema de llegada, el aumento de carga para la protección de la radiación, el factor pasa a 100 millones de veces mas costoso.

No hace falta decir que esta es una posible respuesta a la paradoja de Fermi, las civilizaciones alienígenas colonizarían otros sistemas solares muy lentamente, siendo capaces de sacar partido a su sistema solar durante millones de años.

'La paradoja de Fermi es la contradicción entre las estimaciones que afirman que hay una alta probabilidad de existencia de civilizaciones inteligentes en el universo, y la ausencia de evidencia de dichas civilizaciones.'

¿Quiere decir esto que las civilizaciones alienígenas o nosotros en un futuro no iremos a otros sistemas solares?
No, yo creo por supuesto que lo harán en el caso de existir o lo haremos en su momento, pero se ve por lo comentado como una civilización que necesita planetas se ve mas obligada a salir en busca de otros planetas puesto que en su sistema solar no dan mucha capacidad de expansión, por el contrario en el otro caso no hay una urgencia de ampliar territorio, hay de sobra en el original, puede permanecer millones de años en un sistema solar antes de salir a otro, y en caso de salir puede moverse a otras estrellas con suma paciencia a velocidades realmente lentas.

Si necesitasen viajar a otros sistemas solares, en tres millones de años(primer caso) incluso viajando a 10 km/s llegarían a cualquier estrella dentro de una esfera de 100 años luz de radio, y en 600 millones de años(tercer caso) a cualquier estrella dentro de una esfera de radio 20000 años luz(media galaxia).

¿Quiere decir que los planetas no nos servirán de nada?

No, si nos servirán , pero no son necesarios para nuestra expansión, su utilidad en mi opinión es que una vez terraformados son buenos para la expansión de la vida terrestre, es decir una civilización no planetaria puede hacer una acto de jardinería galáctica, expandiendo la vida por toda la galaxia, los planetas terraformados se convertirían en edenes naturales, sin la molestia de los seres humanos. Y si se encuentra vida nativa se puede tener una oportunidad increíble de estudiarla sin amenazarla compitiendo por el planeta.
Y además la vida se expandiría en los trillones de habitas espaciales construidos por el ser humano. Una especie de pinzon pobló cada una de las alrededor de 15 islas grandes en las Galápagos evolucionando a mas de una decena de especies diferentes, cada unos de estos habitas podría durar millones de años, y porque no indefinidamente si es mantenida por sus ocupantes, en cada uno de ellos las especies podrían evolucionar como si en islas estuviesen,¿ un trillón de especies de pinzones? seria un numero de especies mayor que juntando todas las formas de vida de este planeta, y así con todas las especies introducidas.

En cambio una civilización planetaria se ve en el compromiso de decidirse entre su expansión o la vida nativa en el caso de encontrarla, lo cual en un caso la convierte en un genocida de monstruosas dimensiones o en el otro caso dificulta su expansión mas aun. Y sino encuentra vida, la vida terrestre allí introducida se volverá a ver comprometida por la gran población humana en ese nuevo planeta, cosa que ya ocurre en el nuestro.

No solo se podría aprovechar un sistema solar mas eficientemente sino que una civilización no planetaria puede habitar cualquiera, aquellos que no tienes planetas, supergigantes, estrellas variables, sistemas con agujeros negros o estrellas de neutrones serian sistemas vedados a civilizaciones planetarias.

Pero sigamos adelante, puede que halláis terminado en la conclusión de que en un sistema solar con un numero tan elevado de habitats, de 10^11 a 10^14 , la luz de la estrella se vería interceptada en gran medida.
A esa conclusión llego Freeman Dyson, y así nació el concepto de la Esfera de Dyson, famosísima megaestructura sólida que rodearía su estrella principal para retener su energía.
El concepto de Esfera de Dyson ha sido centro de innumerables debates sobre la imposibilidad de ser construida por su inestabilidad y la ausencia de un material con la suficiente resistencia.
Pero Dyson en ningún momento hablo de una esfera rígida, el hablaba de billones de habitas espaciales, paneles solares y demás estructuras que podría construir una civilización alrededor de su estrella para aprovechar su energía o para otros usos, exactamente seria correcto decir enjambre de Dyson, pero sin explicación alguna el malentendido de que era una esfera continua se propago rápidamente, incluso gracias a científicos con el suficiente conocimiento para saber que Dyson nunca se refirió a eso.
Y ese confusión persiste aun hoy.
Se han realizado búsquedas para encontrar la huella infrarroja que dejarían estos ‘enjambres de Dyson’ , pues por pura física la luz que es detenida por estos billones de ‘cuerpos’ seria devuelta en forma de infrarrojos.
La búsqueda por ahora no ha dado resultado.

También hay ‘problemillas’ que dificultan mas las cosas a una civilización planetaria comprándola con una no planetaria.
Como es que tener que subir el pozo gravitatorio del planeta cada vez que se tiene que mover de un planeta a otro. Esto es un problema, luchar contra la gravedad encarece todo el asunto, y de hecho es el razón principal por la que la exploración actual del espacio es tan cara.
Imaginémonos que queremos convertirnos en navegantes, y que hacemos nuestros barcos en astilleros mil km tierra adentro, la navegación seria absurdamente cara y difícil.
Vivir en el espacio te evita subir y baja este pozo en los desplazamientos, el paso de un habitat espacial a otros es sumamente fácil, y si realizas todas las operaciones allí , la colonización espacial se hace muchísimo mas barata.

Vivir en el espacio entre otras cosas te permite un acceso fácil a una fuente ilimitada de energía, la luz del sol, en un planeta esto es mas complicado.

Para mas información ‘ciudades del espacio’ de Gerald K O’Neill, el fue el principal creador de los habitas espaciales, y quien planteo la pregunta“Is a planetary surface the right place for an expanding technological civilization?, o ¿Es una superficie planetaria el sitio correcto para una civilización tecnológica que se expande? y 'A comparative analysis of space colonization enterprises' de Frank Drake
¿Vosotros que pensáis?

¿¿¿Sois chauvinistas plantarios???
Si quereis teneis una encuesta a pie de pagina.


Gracias a mezvan por menear la entrada

lunes, 6 de abril de 2009

Juego de formación estelar

Os pongo un pequeño juego de formación estelar, partes de una nube de gas donde tu siembras estrellas masivas que explotan en supernovas, el gas se comprime y se forman nuevas estrellas.El juego consiste por la tanto es conseguir el máximo nacimiento de estrellas.

jueves, 2 de abril de 2009

Youtube en contra de James Randi y el pensamiento critico

Estoy profundamente decepcionado, me he enterado vía Pharyngula que la cuenta de youtube de la Fundación Educativa James Randi ha sido cancelada.
James Randi es un mago luchador inagotable en contra de las pseudociencias.
Parece que en youtube el pensamiento libre y critico no esta bien visto.Hay una forma de ayudar, transmitemos una protesta desde aquí.




Actualización: la cuenta de James Randi ha sido restaurada.
La vida ha colonizado cada rincón de la Tierra, ya es hora de ayudarla a colonizar todo el sistema solar.