Motor de gravedad

Este artículo se centrará en el accionamiento por gravedad.

La imagen muestra el esquema más simple:

2 pequeños agujeros negros desde lejos comienzan a caer en uno central grande.



Inicialmente, nadie tiene energía, todos comienzan con una velocidad cercana a cero.

Por ejemplo, tomemos el sistema solar y exprimamos el sol en un agujero negro.

Tomamos la masa de los BH pequeños miles de veces menos que la del Sol; la masa importa, pero por simplicidad tomamos lo mismo e insignificante en relación con el BH central.



Tomamos la velocidad inicial de los pequeños BH como la segunda cósmica para la altura inicial Por ejemplo, si comenzamos a caer desde la altura de la Tierra, entonces la velocidad inicial es ~ 42 km / s, si comenzamos desde la altura de Júpiter, luego ~ 18,3 km / s; es decir, cuanto más lejos, menor es la energía inicial, puede ser 100 m / sy casi cero, pero por conveniencia comenzaremos con la altura de la Tierra y una velocidad de ~ 42 km / s.



Entonces: Para empezar, arrojemos un BH al Sol normal a una velocidad de ~ 42 km / s a ​​lo largo de una trayectoria parabólica; en este caso, al acercarse al Sol, acelera y se acerca a la "superficie" del Sol (695,700 kilómetros del centro del Sol) acelerará a una velocidad de ~ 617 km / s, volará cerca de la "superficie" y comenzará a alejarse / desacelerar, y a la altura de la Tierra su velocidad será la misma como inicialmente 42 km / s.



Ahora arrojamos 2 BH al Sol normal aproximadamente como en la primera imagen. Hay muchas opciones para los parámetros iniciales y puedes lanzar con diferentes velocidades iniciales o diferentes distancias, pero tomaremos la más simple y visual, la misma velocidad, la misma distancia al Sol, pero lanzando desde diferentes puntos de partida.



Entonces, inicialmente los BH pequeños no están conectados entre sí (la distancia entre ellos es de millones de kilómetros).

Comienzan cada uno con una velocidad de 42 km / s, y con el máximo acercamiento al Sol, su velocidad será de ~ 617 km / s, y en el mismo momento se acercarán lo más cerca posible el uno del otro y harán un gravitacional. maniobra para redistribuir la energía.







Por 1 asistencia de gravedad, puede transferir un máximo del 50% de la energía, es decir, no será posible tomar toda la energía del BH "descargado" de una vez, y en este caso la eficiencia es del 50%, pero hay muchos parámetros y sin entrar en detalles, la eficiencia es del 50%, es muy fácil, el 99% ya es más difícil, pero sin embargo también es posible.

Primero, averigüemos cuánta energía se puede obtener de esta manera (la eficiencia es, por así decirlo, del 100%).



Entonces, al acercarnos al Sol, tenemos 2 BH a una velocidad de 617 km / s = energía de ~ 190 gigajulios por kilogramo cada uno. Tomamos energía de uno y se la damos al otro.

El BH total sin energía, por así decirlo, “reposará” sobre la “superficie” del Sol a velocidad cero.

Un BH que ha recibido energía comenzará a alejarse del Sol a una velocidad de 872 km / s, y cuando vuele a la altura de la Tierra, a la que estaba originalmente, su velocidad será de ~ 618,5 km / s. = energía 191263 MJ por kilogramo. Y esta es la energía que se puede obtener quemando 4,3 TONELADAS de gasolina !!!



Ahora simplemente apretamos el Sol 100 mil veces (nada es más fácil que apretar una bomba termonuclear en la fase activa) a un diámetro de ~ 7 km; esto todavía no es un BH, sino una estrella de neutrones. Entonces tenemos la misma masa: solar, e incluso la materia en sí es la misma y nada en el interior ha cambiado, solo la densidad ha cambiado, pero ahora podemos obtener mucha más energía y si antes pudiéramos acercarnos al centro de masa a distancia. de 696 mil kilómetros y chocaría con la "Superficie" del Sol, entonces ahora el "camino es libre" y podemos volar cientos de miles de kilómetros más recibiendo energía / aceleración.

¿Cuánta energía se puede generar alrededor de una estrella de neutrones?

Alrededor de una estrella de neutrones, la velocidad será de cientos de miles de km / s (decenas de por ciento de la velocidad de la luz) y ahí ya es necesario tener en cuenta los efectos de la Teoría de la Relatividad, y lamentablemente no soy un "gravitólogo" y no puedo contar las curvas del espacio, pero en una de las conferencias de Sergei Popov, dijo que al caer sobre una estrella de neutrones, la energía es el 20% de $$$E_0=mc^2$ Esos. Cerca de una estrella de neutrones, de cada kilogramo arrojado, podemos recibir el 20% de la energía que recibiríamos de la aniquilación de 1 kg de materia y antimateria. Y esto es de una estrella de neutrones, si lo apretamos a un agujero negro, entonces la energía será más del 20% de $$$E_0=mc^2$ ...

¿Cuánta energía puedes obtener de la gravedad?

Y esta es la pregunta más interesante y difícil. Por supuesto, no soy astrofísico, pero entiendo algo de física y matemáticas, pero dediqué 300 horas a esta pregunta y al final tuve muchas más preguntas de las que tenía inicialmente. En general, además, solo les contaré mis pensamientos sobre este asunto.



Entonces, comprimimos el Sol en un agujero negro y obtenemos un motor gravitacional cristalino. No hay termodinámica, entropía, fotones y electrones aquí = ¡¡¡La interacción electromagnética no está involucrada aquí en absoluto !!! -Sólo masa y gravedad, y al mismo tiempo podemos obtener energía. En un sistema de 3 cuerpos, donde inicialmente no hay energía y no todo se mueve a ningún lado (casi), podemos conseguir que una masa vuele con una velocidad cercana a la luz. Esos. De hecho, en un sistema de 3 cuerpos, la gravedad puede repeler y la energía potencial no es energía negativa, puede volverse positiva.



A la densidad de una estrella de neutrones, puede obtener el 20% de la energía de $$$E_0=mc^2$ , BH tiene una densidad más alta y más energía. La distancia mínima de vuelo cerca de la estrella está limitada por la superficie de la estrella misma, el BH no tiene superficie, pero hay un horizonte de eventos desde el cual no se puede sacar nada y solo se puede tomar energía por encima del horizonte. Y el horizonte de eventos apenas comienza donde la segunda velocidad cósmica se vuelve igual a $$$mc^2$ ... Y de hecho, la energía máxima que se puede tomar del cuerpo descartado es igual a la energía de aniquilación. Y nosotros, por así decirlo, podemos deshacernos de la masa aniquilando la materia con antimateria y obtener energía, o podemos arrojar la masa a un agujero negro (de hecho, en ninguna parte) y obtener exactamente la misma energía y de la misma manera perder masa. para siempre e irrevocablemente.



Pero al mismo tiempo, los agujeros negros son mucho más "reales" que la antimateria, generalmente es imposible encontrar antimateria pura en el universo, y los agujeros negros simplemente se encuentran en el vacío. En la galaxia, hay agujeros negros dobles orbitando entre sí a una velocidad cercana a la de la luz, formados naturalmente.







BH ralentiza la piedra se acelera. Si, por ejemplo, volvemos a tomar el sistema solar (en el centro hay 2 BH giratorios con una masa de 0,5 solares cada uno), entonces dejamos caer 2 piedras de la Tierra, una piedra permanece en el centro, después de la maniobra de gravedad de frenado. , permanecerá en la órbita del centro de masa, alrededor del cual ellos mismos giran BH y eventualmente caerá en uno de los BH, y la segunda piedra acelerada llegará a la Tierra a una velocidad cercana a la de la luz. Una roca que vuela a la velocidad cercana a la de la luz es genial, pero necesitamos electricidad. La forma más tonta de obtener electricidad es empujar esta piedra con la Luna, es decir, las piedras vuelan hacia la Luna a la velocidad cercana a la de la luz, se calienta y comienza a brillar como una bombilla; obtenemos electricidad de la luz. Chocando a esta velocidadel poder de la explosión será ~ 2 millones de veces mayor que el poder de la bomba lanzada sobre Hirashima (con la masa de la piedra igual a la masa de la bomba). De hecho, hay muchas formas de obtener electricidad usando la gravedad, pero por ahora, tratemos con la fuente de energía en sí.



Tendremos que gastar la masa en el caso de encontrar 2 agujeros negros solo para que los agujeros negros no se fusionen y estén siempre a la misma distancia entre sí. Si no “desperdicias” masa, sino que lanzas piedras solo para acelerar, entonces los BHs comenzarán a converger

y fusionarse algún día, y para obtener energía, se requieren dos - Más bien, el elemento estructural principal es un cuerpo denso con alta velocidad en el órbita de un cuerpo masivo (lo ideal es simplemente un agujero negro que se mueve a la velocidad de la luz alrededor de otro agujero negro). Y si se fusionan, solo tendremos un BH y con velocidad cero, por lo que debemos mantener el equilibrio. Pero todavía surge la pregunta: - ¿Cuánta energía se puede consumir antes de que se fusionen 2 BH? - 100% de descuento $$$mc^2$ , si tenemos 2 BHs de 0.5 masas solares, entonces se fusionarán cuando tomemos energía igual a la aniquilación de todo el Sol (depende de la distancia inicial entre ellos, pero incluso si inicialmente giran en la órbita de Mercurio ~ 120 millones km el uno del otro, entonces la energía total será más del 99% de $$$mc^2$ ). De hecho, el Sol en 5 mil millones de años de su existencia no producirá tanta energía, y en toda su vida el Sol "disolverá" menos del 0.1% de su masa.



La fusión termonuclear es generalmente una tontería en comparación con la cantidad de energía que se puede obtener usando la gravedad. Por cierto, la masa de BH no afecta la eficiencia en absoluto = la velocidad cerca del horizonte de eventos es siempre la misma. Y para obtener energía, de hecho, no necesitamos tener agujeros negros de una masa enorme, de hecho, la masa de un BH puede ser incluso de 1 kg y podemos comprimir 2 sandías en agujeros negros, y todo funcionará. de la misma manera que con los grandes agujeros negros. Además, es mucho más fácil controlar pequeños BH que la fusión termonuclear (incluso existe la opinión de que generalmente es imposible mantener la materia a una temperatura de varios miles de millones de grados), y los agujeros negros pueden mantenerse con las mismas maniobras gravitacionales. Por lo tanto, es bastante posible un reactor pequeño e incluso portátil que pese varios kilogramos. Es cierto que cuanto más pequeño es el NP, más "enojado" está,cerca del horizonte de eventos, enormes fuerzas de marea destrozarán cualquier materia y obtendrás 2 pequeños cuásares viciosos e incontrolables. En general, verter materia en pequeños BH es una mala idea.

¿Se puede arrojar luz a los agujeros negros?

Ciertamente no soy un experto en espacios curvos, pero parece que la asistencia por gravedad también debería funcionar con la luz. Al menos, he oído hablar de un experimento de este tipo: en el instituto alumbraron una "linterna" verticalmente hacia arriba / hacia abajo. Y los fotones que subieron perdieron energía (se volvieron rojos) y los fotones que cayeron recibieron energía (chenilla). Esos. La gravedad transfiere energía a la luz, lo que significa que las maniobras gravitacionales con luz también deberían funcionar (la luz que pasa detrás del movimiento BH se “acelerará” / se volverá azul / recibirá energía, y el BH que pasa antes del movimiento “ralentizará” / enrojecerá / perder energía). La luz tiene un impulso y puede "empujar" la vela, por lo que lo más probable es que la asistencia por gravedad funcione. Entonces, la energía de la gravedad se puede obtener fácilmente incluso de agujeros negros muy pequeños.

¿Qué pasa con la radiación de Hawking?

La radiación de Hawking nos permite crear una máquina de movimiento perpetuo, arrojamos masa y obtenemos energía, y se apaga nuevamente, nuevamente la arrojamos y obtenemos energía, y se apaga nuevamente. Por tanto, para todas las dudas, póngase en contacto con el propio Hawking, y mejor aún con quienes le otorgaron el Premio Nobel. En mi motor, no se violan números cuánticos - ¡¡¡Todo es completamente legal !!! ¡¡¡El gato de Schrödinger estará feliz !!!



Aunque todavía hay un olor a máquina de movimiento perpetuo aquí. El pulso de luz es $$$p=(hv)/c$

Cuanto mayor sea la frecuencia, mayor será el impulso, pero el "frenado" asistido por gravedad disminuirá la frecuencia y, en el caso extremo, si toma toda la energía de la luz cerca del horizonte de eventos, caerá en un BH con energía cero, entonces, ¿cuánto aumentará la masa de BH?

La materia, por cierto, tiene el mismo problema, si se toma toda la energía de un kilogramo de piedra antes de verterlo, la masa del BH debería aumentar en 1 kg. Pero la piedra del segundo kilogramo que transportará energía: cuando choca con la Luna a la velocidad cercana a la de la luz, los fragmentos de ella volarán en 2 kg. ( $$$E_0=mc^2$ funciona en ambos sentidos). Y como resultado, volveremos a tener 2 kg., E incluso la masa del BH aumentará en 1 kg. En total, la masa total del universo aumentará en 1 kg. Y parece que este problema no se está resolviendo en absoluto: la masa total del universo aumentará con cualquier eficiencia.



O de alguna manera milagrosa, cuando se deja caer en un agujero negro con una velocidad / energía inferior a $$$mc^2$ - la masa del BH disminuirá y luego resulta que con la ayuda de la gravedad podemos extraer energía del BH.



O la masa del universo seguirá aumentando ... pero sucederá algún tipo de juego. Sin embargo, no seremos capaces de incrementar infinitamente la masa, si hacemos todo esto condicionalmente en la órbita de la Tierra, entonces con el tiempo, el horizonte de eventos "llegará" a la Tierra, y simplemente nos encontraremos en un agujero negro. (no recibiremos energía en este caso). Y entonces no podremos recibir masa / energía infinitamente. Pero todos estos problemas comenzarán después de que la masa central se haya multiplicado por millones.



En general, qué tipo de energía es esta y de dónde viene es una pregunta muy interesante y es posible que esta energía no esté en absoluto conectada con $$$E_0=mc^2$ - esta es otra energía y hay mucha más de ella. Si va desde el otro lado y hace la pregunta: ¿por qué toda la masa del universo no colapsó en un enorme agujero negro? - Fue empujada por algún tipo de energía ...



PD:



En general, los agujeros negros y la energía turbia son maravillosos, por supuesto, pero este es un futuro extremadamente lejano y no está claro cómo funcionará con BH. En el próximo artículo, hablaremos de opciones más realistas. De hecho, incluso en órbita alrededor de Júpiter, puede construir fácilmente una planta de energía con palos de barro y papel de aluminio, produciendo 900 MJ por cada kilogramo que se deja caer, que es la energía de 25 litros de gasolina. En el próximo artículo intentaré estimar cuánto pesará dicha estructura orbital.



PPS



También me gustaría dirigirme a los lectores. ¿Alguien puede traducir el artículo al inglés? Es solo que estos artículos llevan mucho tiempo y en Rusia nadie necesita realmente la física. Al menos se necesita demanda. Y, en general, ¿dónde se pueden escribir estos artículos sobre recursos en inglés?



A veces, entre estados, no estoy ni vivo ni muerto; colapso con un tic .