Schwarze Löcher als Kühlkörper

Das Abkühlen im Weltraum ist eine wohlbekannte Schwierigkeit. Es gibt viele unangenehme Folgen wie keine Tarnung im Weltraum , schwierige Weltraumschlachten , die sich in kurze Zermürbungskriege verwandeln (weil Sie Ihre Heizkörper entweder einpacken müssen, wodurch sie unbrauchbar werden, oder sie aussetzen müssen, wodurch sie verwundbar werden) und viele andere Komplikationen. Dies ist nicht nur ein Problem mit Raumschiffen, sondern auch mit Planeten: Selbst die Kardashev-Typ-I-Zivilisation wird Probleme haben, cool zu bleiben, wenn ihr Energieverbrauch auf einem Planeten sie bereits zu einer Typ-I-Zivilisation macht.

Aber was, wenn man erwägt, ein Schwarzes Loch als Wärmesenke zu verwenden?

Es scheint ziemlich einfach, die Abwärme einfach in das Schwarze Loch zu leiten, was eine vernachlässigbare Zunahme seiner Masse bedeuten würde. Dies scheint jedoch mit einer Reihe von Problemen belastet zu sein, die angegangen werden sollten:

  • Das Schwarze Loch an Ort und Stelle halten. Sie sind nicht wirklich Objekte, die man einfach greifen und halten kann. Aber vielleicht könnte ein geladenes Schwarzes Loch ( Reissner-Nordström oder, vielleicht noch besser, Kerr-Newman -Schwarzes Loch) mit einer Art magnetischem Einschluss gehalten werden.
  • Schwarze Löcher jeder vernünftigen Masse und eines ausreichend kleinen Gravitationsfeldes in ihrer vernünftigen Nähe haben einen sehr kleinen Schwarzschild-Radius. Daher wäre eine genaue Ausrichtung erforderlich, und die Frage ist, ob dies mit der Abwärme möglich ist.
  • Hawking-Strahlung. Planeten, die ihre Abwärme in Schwarzen Löchern deponieren, würden wahrscheinlich nicht unter diesem Problem leiden, aber ein Problem würde entstehen, wenn sie versuchen, sich auf Raumschiffe zu verkleinern. Jedes einigermaßen kleine Schwarze Loch würde zu viel Hawking-Strahlung aussenden, was es zu heiß machen würde, um als Wärmesenke von Nutzen zu sein. Mit einem Temperaturrechner für Schwarze Löcher ist es leicht zu erkennen, dass ein Schwarzes Loch eine angenehme Temperatur hat 300 K wird eine Masse von über haben 4 × 10 20 kg, was fast der Hälfte der Masse von Ceres entspricht - plausibel für Planeten, aber nicht so sehr für Raumschiffe (es sei denn, wir sprechen von etwas, das leicht mit einem Mond verwechselt werden kann ). Aber vielleicht könnte die Verwendung eines extremalen Schwarzen Lochs helfen, da es keine Hawking-Strahlung emittieren sollte.

Können diese Probleme (und vielleicht einige andere relevante Schlüsselprobleme, die in der Liste übersehen wurden) gelöst werden, um ein Schwarzes Loch als Wärmesenke zu nutzen?

Wenn ja, wie?

nein, keine Chance
Der Weltraum ist für die Zwecke dieser Konversation effektiv bereits ein "Schwarzes Loch" mit einer Temperatur von 2,7 K (dh dem CMB). Das lässt nicht viel nach oben, selbst wenn Sie alle praktischen Probleme bei der Verwendung eines BH ignorieren.
Sie bräuchten ein Medium, um die Wärme zu transportieren. Aber wenn Sie bereits ein Medium hätten, könnten Sie es wegwerfen. Es würde Ihnen nichts ausmachen, es einfach in den Weltraum zu werfen.
Ich bin kein Physiker, aber ich bin mir ziemlich sicher, dass „etwas präzises Zielen“ und „Abwärme“ nicht in denselben Abschnitt gehören. Ich vermute, dass die Gesetze der Thermodynamik Ihre Fähigkeit dazu etwas einschränken werden.
@Dylan Abgesehen von der Verwendung von Licht als Medium (über Strahlungskühlung, die das OP ausdrücklich zu vermeiden versucht) wäre die einzige Option, wenn Sie Ihre Abwärme irgendwie auf eine kleinere Masse konzentrieren könnten, die Sie dann abwerfen könnten. Wenn Sie das tun, ohne noch mehr Abwärme zu erzeugen, würden Sie für den Rest der Ewigkeit jeden Nobelpreis gewinnen und unendlich viel Energie erzeugen können ... en.wikipedia.org/wiki/Maxwell%27s_demon
@conman Ich versuche nur, Strahlungskühlung zu vermeiden, indem ich Abwärme nach außen abstrahle ( aus Gründen wie Stealth und Vermeidung der Kampfanfälligkeit freiliegender zerbrechlicher Heizkörper), aber das bedeutet nicht, zu versuchen, Strahlungskühlung zu vermeiden, indem ich Abwärme in Richtung des Schwarzen abstrahle Loch im Inneren des Schiffes oder eines Planeten. Auch spricht nichts dagegen, mehr Netto-Abwärme zu erzeugen (sie ist nach dem 2. Hauptsatz ohnehin unvermeidbar), solange ihr (sehr heißer) Träger so behandelt wird, dass er keine Probleme verursacht (z. B. in den Schwarzes Loch, innen gelegen ).
Es gibt andere andere theoretische Formen von Strahlern als physische Arrays. Zum Beispiel Flüssigkeitstropfen- und Magnet- oder Plasmastrahler, die keine großen anfälligen externen Anordnungen haben, die durch feindliches Feuer beschädigt werden können. Siehe den angehängten Link zur ausgezeichneten „Tough SF“-Website toughsf.blogspot.com/2017/07/all-radiators.html

Antworten (3)

Ich muss den meisten Punkten von Conman widersprechen. Die beschriebenen Probleme sind lediglich technische Herausforderungen, keine grundlegenden Probleme. Und tatsächlich handelt es sich um technische Probleme, die teilweise bereits gelöst sind.

Das erste, was Sie brauchen, ist eine einfache Kühlung. Wenn Sie nicht möchten, dass Ihr Raumschiff Wärmeenergie in alle Richtungen abstrahlt, müssen Sie die Wärme, die normalerweise an anderer Stelle zu Ihrem Rumpf wandern würde, pumpen. Es ist nicht erforderlich, dass diese Wärmeabfuhr kalt ist. Aber je heißer es ist, desto mehr Energie wird benötigt, um einfach zusätzliche Wärme hineinzupumpen, was wiederum die Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs erhöht.

Herkömmliche Wärmeableiter reichen aus, wenn Sie sich nur für kurze Zeit verstecken müssen und diese Wärme dann abgeben können, bevor sie zu heiß wird, um sie zu kontrollieren. Aber wie Sie angemerkt haben, wird langfristige Tarnung schwierig sein. Wie wäre es also mit einem schwarzen Loch? Sie sind keine gute Lösung für ein Raumschiff. Unter der Annahme, dass die enormen Schwierigkeiten bei der Herstellung und Kontrolle eines solchen gemeistert wurden, wäre ein kleines Schwarzes Loch eine hervorragende Energiequelle, eine „Massen“-Vernichtungswaffe, eine Antriebsmethode, aber ein wirklich lausiger Kühlkörper.

Die Wärme hineinzubekommen ist nicht so schwer wie angedeutet. Sie verwenden einfach einen Kühllaser , um Ihre traditionellere Wärmeabfuhr zu kühlen und Ihren Laser auf das Schwarze Loch zu fokussieren. Schwierig, aber bei weitem nicht so schwierig wie Kreation und Kontrolle.

Aber die Hawking-Strahlung ist nicht Ihr Freund. Aus dem Wikipedia-Artikel geht die Temperatur des Schwarzen Lochs hervor

T ≈ 1.227 × 10 23 kg M K
Diese Temperatur muss der lokalen Hintergrundtemperatur entsprechen, damit das Schwarze Loch als nützliche Wärmequelle dient, um Ihr Schiff zu verbergen. Innerhalb des Sonnensystems ist das ungefähr 40   K , und natürlich viel kälter im Weltraum. Aber das bedeutet, dass Ihr Schwarzes Loch in der Größenordnung wiegen muss 10 22 kg, etwa die halbe Masse des Mondes. Ihr Schiff muss also so massiv wie ein Planetoid sein, was einfach nicht machbar ist.

Also vergiss das schwarze Loch. Beachten Sie jedoch, dass wir unsere Wärme jetzt in einem Laserstrahl eingefangen haben. Das Tolle an einem Laserstrahl ist, dass er nicht in alle Richtungen abstrahlt. Für die Tarnung ist dies praktisch – damit der Feind Sie entdecken kann, muss er den Strahl sehen, was höchst unwahrscheinlich ist. Und selbst diese verschwindend geringe Wahrscheinlichkeit kann reduziert werden, wenn Sie wissen, in welche Richtung sich der Feind wahrscheinlich nicht bewegt.

Jetzt ist die reale Situation etwas weniger rosig. Der Raum ist nicht leer. Es gibt ein paar Partikel, die Ihrem Laser im Weg stehen und das Licht streuen. Wenn Ihr Laser stark genug ist, kann diese Streuung in ausreichender Entfernung erkennbar sein. Sie können dieses Risiko mindern, indem Sie den Strahl über einen größeren Bereich streuen und die Energie des gestreuten Lichts verringern, aber auf die Gefahr hin, den Bereich zu vergrößern, in dem der Laser direkt beobachtbar ist. Es ist ein Kompromiss zwischen Nah-Stealth und Fern-Stealth.

Für eine Zivilisation ist die Situation rosiger. Gehen Sie voran und drücken Sie Jupiter in ein schwarzes Loch. Solange Sie nicht zu nahe kommen, werden Sie keine schlimmeren Auswirkungen spüren als jetzt. Was die Strahlung betrifft, so sind die einzigen Probleme diese verdammten Meteore und Kometen, die gelegentlich hereinfallen und beim Fallen einige böse Strahlungsausbrüche abgeben. Richten Sie so viele Kühllaser darauf, wie Sie möchten. Sie werden keinen Unterschied machen.

Aber selbst dann würde es genauso gut funktionieren, diese Laser stattdessen auf die Sonne zu richten. Die Laser können leicht heißer sein als die Oberfläche der Sonne und dienen fast ebenso gut zur Kühlung. Die Sonne würde von dieser mickrigen Wärmezufuhr nicht gestört, die dann als gewöhnliche Sternstrahlung getarnt zurück ins All abgestrahlt würde.

Ich glaube nicht, dass die Laserkühlung so funktioniert, wie Sie denken. Nach meinem Verständnis ist es wirklich gut, bereits gekühlte Atome in einem Gas mit geringer Dichte zu verlangsamen. Aber das ist nicht kostenlos und gibt Energie an den Container ab. Die Verwendung eines Lasers kann Ihrem Schiff nur eine Nettowärme HINZUFÜGEN, da Sie ein verlustbehaftetes System verwenden, um dem Kühlmittel Nettoenergie hinzuzufügen. Das Abfeuern eines Lasers in den Weltraum hat auch einen Nettowärmeanstieg in Ihrem Schiff und kann unmöglich zu einer Abkühlung Ihres Schiffes führen. Ihre einzigen Möglichkeiten, ein Schiff abzukühlen, bestehen darin, Wärme abzustrahlen oder heiße Masse auszustoßen.
@astrange - das ist wieder einmal ein technisches Problem. Die speziellen bekannten Verfahren können derzeit auf kleine Proben in einem niedrigen Temperaturbereich anwendbar sein. Aber der Punkt ist, dass es möglich ist, mit Laser zu kühlen. Ein wenig Entwicklung – viel weniger Entwicklung als nötig wäre, um ein Schwarzes Loch zu erschaffen und zu kontrollieren – könnte das leicht umkehren. Aber die Abstrahlung von Wärme in den Weltraum in irgendeiner Form wird den Gesamtenergiegehalt Ihres Raumfahrzeugs senken, nicht erhöhen. Das Konzept der Kühllaser hat bereits einen Platz in der Science-Fiction und eine gewisse Grundlage in der aktuellen Technologie.
+1, wenn auch aus keinem anderen Grund, weil es immer gut ist, Meinungsverschiedenheiten zu hören. Davon abgesehen stimme ich @astrange zu. Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik gilt als oberstes Gebot und ist nicht nur eine Frage technischer Probleme. Es spielt keine Rolle, ob Sie Freon zum Kühlen, Laser, Magnete oder irgendetwas anderes Ausgefallenes verwenden. Was Sie beschreiben, ist eine Wärmepumpe. Keine Wärmepumpe kann Wärme transportieren, ohne dabei mehr Wärme zu erzeugen. Sonst könnte man ein Perpetuum Mobile bauen.
@conman: Aber wenn Sie die Wärme so bewegen können, dass sie in einem schmalen Strahl - dh einem Laser - in eine Richtung strahlt, in der Sie hoffen, dass keine Feinde sie sehen können, haben Sie das Problem gelöst. Obwohl es ziemlich irrelevant erscheint, ob es auf ein externes Schwarzes Loch oder auf den leeren Raum gerichtet ist.
@conman - hier gibt es keine Verletzung des 2. Hauptsatzes der Thermodynamik. Ein Kühlkreislauf pumpt Wärme von kalt nach heiß, indem mehr Energie als Arbeit zugeführt wird. Alles, was ich beschrieben habe, folgt genau diesem Muster. Die Energie, die es antreibt, kommt von der Schiffskraft und hört auf, wenn das Schiff keine gespeicherte Energie mehr hat. Ich spreche nicht von einem Perpetuum Mobile. Aber der Antrieb des Schiffes war nicht Teil der gestellten Frage, also nahm ich an, dass sich ein anderer McGuffin darum kümmern würde.
@PaulSinclair Bei der Laserkühlung ist der Laser heiß und der Strahl kalt. Es verwendet effektiv den Strahl, um Wärme von einem Zielgas zum Laser selbst zu transportieren (der Wärme aufgrund der Energieversorgung des Laserstrahls erzeugt). Damit das in diesem Fall funktioniert, muss sich das zu kühlende Gas in Ihrem Schiff befinden und der Laser muss sich außerhalb Ihres Schiffs mit einem eigenen Kühlsystem befinden. Ich glaube, Sie haben Ihre Wärmepumpe verkehrt herum im Kopf. Sie brauchen den Laser in Ihrem Schiff, wenn Sie irgendwo hin wollen, und das bedeutet, dass Sie das heiße Ende mit sich herumtragen.
Wenn Sie Ihren Abfall in einen Laser fokussieren können, ist es nicht wirklich Abwärme, oder? Sie könnten es einsetzen, um etwas anzutreiben. Ich denke, dies sollte veranschaulichen, dass der Vorschlag Ihres Beitrags gegen das 2. Gesetz verstößt.
@Harabeck: Wie unterscheidet sich das Abführen von Abwärme über einen Laser von dem Abführen über einen Wasserstrom, der sie dann in die Luft abgibt? Was jedes Autokühlsystem tut.
Nach einigem Lesen ist Laserkühlung nicht die Lösung. Sie richten zwei Laser auf eine Probe von (normalerweise) Atomen, und die Atome streuen das Licht wieder heraus und kühlen sich dabei sehr leicht ab. Der Laser selbst trägt sowieso keine Wärme ab – ganz im Gegenteil. Wenn Sie sich vorstellen, einen Laser in ein Schwarzes Loch zu schicken und Ihre Abwärme abzutransportieren, funktioniert das einfach nicht so. Es könnte funktionieren, wenn Sie Laserkühlung verwenden, um ein Kühlmittel zu kühlen und dann Ihre Laser in das Schwarze Loch auszustoßen ... aber es wird ein schrecklich ineffizienter Prozess sein ...
@jamesqf Entropie. Wärme will sich „ausbreiten“. Ein Autokühlsystem beschleunigt das nur. Aber ein Laser ist eine Konzentration von Energie, die Arbeit braucht, die Wärme erzeugt. Wenn Sie also versuchen, etwas mit dem Laser zu "kühlen", erzeugen Sie mehr Wärme, als der Laser kühlen könnte.
@conman Es verstößt nicht gegen die Thermodynamik, Sie bewegen nur Wärme, erzeugen oder zerstören sie nicht. Wenn Sie ein System haben, das 2 Wärmeeinheiten bewegen und 1 Einheit Abwärme erzeugen kann, können Sie die Temperatur des Schiffes immer noch senken. Das eigentliche Problem besteht darin, die Wärme aus dem Schiff zu bekommen. Klimaanlagen und Kühlschränke senden weniger Wärme in das System, als sie herausnehmen. Wenn dies nicht funktionieren würde, würde sich Ihr Kühlschrank wegen all der Abwärme, die er erzeugt, niemals unter Raumtemperatur halten. Es ist möglich, Wärme zu bewegen, obwohl es viel schwieriger ist, sie in den Weltraum auszustoßen.

Ihr Problem ist genau hier

Es scheint ziemlich einfach, die Abwärme einfach in das Schwarze Loch zu leiten

Leider stimmt das nicht. Das Problem ist, dass man Wärme nicht einfach in ein Schwarzes Loch leiten kann. Um es klar zu sagen, Wärme ist nur die zufällige Bewegung von Atomen und Molekülen innerhalb von Substanzen. Es gibt keine Möglichkeit, das einfach in etwas anderes zu "verschieben", unabhängig von der Fähigkeit Ihres Schwarzen Lochs, Dinge zu absorbieren. Als Referenz: Wenn Sie die Wärme irgendwie "bewegen" könnten, ohne dabei mehr Abwärme zu erzeugen, hätten Sie einen verlustfreien Maxwell-Dämon erfunden , den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik verletzt, eine unendliche Energiequelle erfunden und jeden einzelnen Nobelpreis gewonnen in der Physik für den Rest der Geschichte, alles auf einmal.

Es gibt nur eine Möglichkeit, Wärme in ein Schwarzes Loch zu leiten, nämlich sie in Licht umzuwandeln und das Licht in Ihr Schwarzes Loch zu schicken. Es stellt sich heraus, dass es eine Möglichkeit gibt, Abwärme in Licht umzuwandeln. Sie wird als Wärmestrahlung bezeichnet und alle Materialien tun dies auf natürliche und automatische Weise, weil sie heiß sind. Etwas Heißes zu nehmen und es zu kühlen, indem man ihm erlaubt, seine Wärme als Lichtenergie abzustrahlen, ist natürlich der bekannte Prozess der Strahlungskühlung . Das Problem ist, dass, wenn Sie versuchen, Strahlungskühlung zu verwenden, um etwas zu kühlen, die Frage ist, wodas Licht geht ist nie das Problem. Das größere Problem ist die Effizienz. Strahlungskühlung ist sehr ineffizient, sodass Sie am Ende große „Lamellen“ erstellen, um die Oberfläche zu vergrößern und so viel Kühlleistung wie möglich zu erzeugen. Beispielsweise sind die Radiatoren für das aktive Wärmeaustauschsystem auf der ISS nicht so groß wie die Sonnenkollektoren, aber immer noch eines der größeren Features auf der ISS .

Das alles bedeutet, dass der begrenzende Faktor bei der Strahlungskühlung nicht der Ort ist, an dem Sie das Licht senden – tatsächlich ist Ihnen das normalerweise nicht einmal wichtig. Es ins Leere zu schicken, ist genauso großartig wie jede andere Option. Die Grenze ist Ihre gesamte für die Kühlung verfügbare Oberfläche. Das Einfügen eines schwarzen Lochs in die Mischung ändert daran nichts, also bringt es Ihrem Kühlsystem überhaupt keinen Vorteil. Kurz gesagt, wir sind gleich wieder bei dem Problem, das Sie ursprünglich zu lösen versuchten – die einzige Möglichkeit, Wärme in Schwarze Löcher zu leiten, ist die Strahlungskühlung, und das wollten Sie ursprünglich vermeiden. In Summe:

  1. Es gibt keine Möglichkeit, "Wärme" direkt auf ein Schwarzes Loch zu übertragen.
  2. Die einzige Möglichkeit, Wärme in ein Schwarzes Loch zu bringen, wäre, Abfallenergie in Licht umzuwandeln und diese in das Schwarze Loch zu schicken
  3. Das Hauptproblem, das die Kühlung überhaupt erst so schwierig macht, sind jedoch die Ineffizienzen bei der Umwandlung von Abfallenergie in Licht
  4. Wenn Sie einen Weg finden würden, Abfallenergie effizient in Licht umzuwandeln, bräuchten Sie sowieso kein Schwarzes Loch – es würde ausreichen, es einfach ins All zu schicken.
  5. Daher kann ein Schwarzes Loch bei der Kühlung überhaupt nicht helfen
If you came up with a way to efficiently convert waste energy into heat..., du meinst Licht; Die meiste Zeit ist Abwärme Wärme. Wenn Sie einen Weg gefunden haben, es in Licht umzuwandeln, würden Sie es mit Ihren Sonnenkollektoren wieder absorbieren und erneut verwenden
Danke, behoben! Auch ein guter Punkt, um Ihre Abwärme zurück in Ihre Sonnenkollektoren zu leiten, wenn so etwas möglich wäre. Im Wesentlichen läuft alles darauf hinaus, dass die Gesetze der Thermodynamik all die lustigen Dinge konsequent unmöglich machen.
Sie können es tun, wenn Ihr Schwarzes Loch in ein "Blatt" umgewandelt werden kann und es verwenden kann, um Ihr Schiff zu umgeben. Sie befinden sich immer noch außerhalb des Ereignishorizonts, aber der BH absorbiert Ihre Wärmestrahlung in der ultimativen "Night-Sky Cooling"
@SilverCookies Sicher, außer dass eine solche Anordnung gegen alles verstoßen würde, was wir über Physik wissen. Zu diesem Zeitpunkt gibt es einfachere Möglichkeiten, Dinge per Hand wegzuwinken. Selbst dann hilft dies Ihrem Schiff nicht, schneller abzukühlen, da Sie immer noch auf die Rate beschränkt sind, mit der Sie Ihr Schiff durch Strahlung kühlen können. Alles, was es tut, ist Ihre Wärmesignatur zu verbergen.
Sicherlich können Sie die Abwärme auch buchstäblich durch Deponien entsorgen? Kühlen Sie die Außenseite, überhitzen Sie einige Wolframkugeln und lassen Sie sie regelmäßig in das Schwarze Loch fallen. Sicher, es ist höllisch ineffizient und Sie würden Material brauchen, um die Abwärme des Wärmeableitungsprozesses zu absorbieren (ad Infinitum in einer Art seltsamer tyrannischer Gleichung), aber es würde funktionieren. Isch.
@JoeBloggs würde es nicht. Was Sie vorschlagen, wäre so, als würden Sie Ihr Zuhause kühlen, indem Sie den Kühlschrank offen lassen. Tatsächlich erzeugt der Kühlschrank selbst mehr Abwärme, als er aus dem Kühlschrankinneren abführt. Wenn Sie also Ihren Kühlschrank offen lassen, wird Ihr Haus tatsächlich wärmer. Gemäß dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik erzeugt jeder Versuch, Wärme auf diese Weise zu bewegen, garantiert mehr Abfallenergie, als sie bewegt. Andernfalls könnten Sie damit unendlich viel Energie erzeugen.
Sie könnten unendliche Energie erzeugen, denn anstatt Ihre überhitzten Schnecken in das Schwarze Loch zu werfen, könnten Sie sie in einem Wärme-/Carnot-Motor verwenden, um Strom zu erzeugen, mit dem Sie Ihre Wärme zurückbewegen und den Vorgang für immer wiederholen würden. Wenn ich später Zeit habe, werde ich sehen, ob ich einen besseren Link finden kann, aber der Link, den ich zu Maxwells Dämon oben habe, behandelt Folgendes: Wärme zu bewegen, ohne dabei mehr Wärme zu erzeugen, wäre ein schwerwiegender Verstoß gegen die Gesetze der Physik.
Wenn Sie die Wärme irgendwie "bewegen" könnten, ohne dabei mehr Abwärme zu erzeugen, hätten Sie einen verlustfreien Maxwell's Demon erfunden, natürlich "bewegt" sich die Wärme die ganze Zeit. Was gesagt wird, ist, "wenn Sie in einer geschlossenen Umgebung aus einem einzigen lauwarmen Behälter einen warmen und einen kalten Behälter machen könnten ". Nichts davon trifft hier zu. Schwarze Löcher sind ziemlich eigenartige offene Umgebungen....
... Ich würde gerne eine vernünftige Einschätzung hören, warum es nicht möglich wäre, ein N-Körper-System auf ein Nx-Körper-System herunterzukühlen, während das Schwarze Loch etwas massiver bleibt. Tatsächlich bin ich mir nicht so sicher, ob ein rotierendes Schwarzes Loch nicht sinnvoll eingesetzt werden könnte, um bei diesem Unterfangen erfolgreich zu sein. Irgendjemand, der SEHR gut ist und Zee's Einstein Gravity gelesen hat ?
@DavidTonhofer Es kann gemacht werden: durch Strahlungskühlung Ihres Schiffes und Ablassen des Lichts auf das Schwarze Loch. Das versucht der OP natürlich zu vermeiden. Wenn Sie die Energie nicht als Licht übertragen können, müssen Sie sie irgendwie als Materie übertragen, und dazu müssen Sie zuerst Wärmeenergie von einem Abschnitt Ihres Schiffes zu einem anderen bewegen. Das geht, wie bei jedem Kühlprozess, nur, indem zunächst mehr Abwärme erzeugt wird.
@DavidTonhofer Sie könnten es zum Laufen bringen, wenn Sie einen endlosen Vorrat an Kühlmittel hätten - lassen Sie Ihren Reaktor laufen, erhitzen Sie Ihr Wasser, treiben Sie Ihre Turbine an und leiten Sie dann das erhitzte Wasser in Ihr Schwarzes Loch. Pumpen Sie mehr Wasser aus Ihrem endlosen Kühlmittelvorrat in Ihren Motor. Wiederholen. Offensichtlich ist dies jedoch keine praktische Möglichkeit (oder zumindest ist Ihr System nicht mehr geschlossen oder Ihr Schiff hat eine nahezu unendliche Masse).
@DavidTonhofer, obwohl Sie, selbst wenn Sie heiße Materie irgendwie herstellen und ausstoßen könnten, um Wärme zu verlieren, immer noch kein Schwarzes Loch brauchen - schießen Sie es einfach in den Weltraum und lassen Sie es für immer treiben und langsam abkühlen. Das ist irgendwie mein ganzer Punkt. Sie können sich nicht physisch an ein Schwarzes Loch binden, daher würde jede Methode, mit der Sie "Wärme" -Energie in ein Schwarzes Loch senden könnten, genauso gut funktionieren, indem Sie dieselbe Energie in den Weltraum senden. Ein Schwarzes Loch hat keinen praktischen Nutzen.
Das Schwarze Loch würde es Ihnen ermöglichen, etwas kühler zu werden, als es die Hintergrundstrahlung zulässt, aber nur, wenn das Schwarze Loch wirklich massiv ist und Sie eine dysonkugelähnliche Struktur darum herum bauen. Isolieren Sie die Außenseite und haben Sie Ihre Strahlungsplatten auf der Innenseite. Das ist aber eine Menge Arbeit für etwas mehr Kühlung.
Das Schwarze Loch hat den Vorteil, dass Sie Ihre Heizkörper geschützt im Inneren des Schiffes platzieren können. Aber es gibt immer noch das lästige Problem "große Heizkörper versuchen, ein winzig kleines Objekt zu füttern" ...
@conman: Ich verstehe die Thermodynamik voll und ganz, danke, obwohl in der Kühlschrankanalogie der Teil fehlt, in dem Sie die Wärme in eine perfekt isolierte Box leiten. Das Gesamtsystem ist viel heißer als es sonst wäre (dank der Abwärme), aber der Großteil dieser Wärme steckt irgendwo unter dem Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs fest. Es würde nicht lange funktionieren (wie Sie bemerkt haben: Kühlmittel ohne Ende), aber deshalb habe ich mich für Wolfram als Kühlmittel entschieden: Blöde hohe Wärmekapazität.
Außerdem: Sie erhalten am Ende eine dynamische Gleichung für die benötigte Kühlmittelmenge, ähnlich der Raketengleichung. Sie würden Kühlmittel für Ihre Wärme benötigen, dann Kühlmittel für die Abwärme, die durch die erste Kühlung erzeugt wird, dann Kühlmittel für die Abwärme, die durch die zweite Kühlung erzeugt wird …
"... wohin du das Licht sendest - eigentlich kümmert es dich normalerweise nicht einmal darum. Es in den leeren Raum zu schicken, ist genauso großartig wie jede andere Option." Das ist falsch. OP zitierte, dass es „keine Tarnung im Weltraum“ gibt – das Ablassen des Lichts in den leeren Raum ist genau das, was zu diesem Problem führt. Ich kann Ihr getarntes Schiff an seiner Abwärme erkennen.

Aber was, wenn man erwägt, ein Schwarzes Loch als Wärmesenke zu verwenden?

Ja, im vereinfachten Sinne fungieren Schwarze Löcher als Wärmesenken. Aber wenn man sie zum Kühlen der Wärme verwenden will, die durch den Energieverbrauch auf einem Planeten einer Kardashev-Typ-2-Zivilisation entsteht, sind sie unwahrscheinlich, unpraktisch und viel zu gefährlich. Die Idee scheint plausibel, wenn Sie die grundlegende Physik ignorieren.

Der Satz ignoriert erstens die Physik der Strahlung. Thermische Energie wird isotrop abgestrahlt, dh in allen drei Raumrichtungen gleichermaßen. Sogar ein bloßes Schwarzes Loch von der Masse der Erde (BH) hat ungefähr die Größe des vollen Flecks am Ende dieses Satzes**.** Die abgestrahlte Wärme müsste zu einem übermäßig schmalen Strahl konzentriert werden. Wenn möglich, wäre dies äußerst gefährlich. Glücklicherweise ist es nicht wahrscheinlich.

Stellen Sie sich vor, Sie installieren ein erdmassereiches BH auf einem Planeten einer K2-Zivilisation. Es wird die Probleme der Schwerkraft geben. Zwei Schwerpunkte. Einer, sagen wir, im Zentrum des Planeten und der andere auf seiner Oberfläche. Die Technik, ein erdmassereiches BH sicher im Tempo zu halten, wäre verblüffend. Ein Ausrutscher und es ist eine Katastrophe.

Es scheint ziemlich einfach, die Abwärme einfach in das Schwarze Loch zu leiten

Nicht so. Es würde eine "magische" Technologie erfordern, Wärmestrahlung in einem Strahl zu konzentrieren, um die erforderlichen BHs zu schneiden.

Das Konzept geht von einer scheinbar plausiblen Idee aus: BHs können als Wärmesenken fungieren. Diese Vorstellung auf Kühlsysteme im Massenmaßstab für eine hochentwickelte Zivilisation weiter oben auf der Kardashev-Skala zu extrapolieren, ist nicht praktikabel. Während es möglich ist, die notwendigen Bedingungen für das Funktionieren der Technologie in Betracht zu ziehen, heben diese notwendigen Bedingungen nur die wirklichen Probleme hervor, die überwunden werden müssten. Das Problem ist, dass sie grundlegende Physik sind.

Relevantes XKCD: what-if.xkcd.com/145
Die Probleme der Schwerkraft und Stabilität könnten relativ "leicht" gemildert werden, indem ein Schwarzes Loch mit Mondmasse in der Mitte des Planeten platziert und dem Planeten etwas Masse abgenommen oder das Schwarze Loch aus dieser Masse gemacht wird (um sicherzustellen, dass die Oberflächengravitation überall vorhanden ist). 1g und radial gerichtet). Ich sehe keinen Grund, das Schwarze Loch stattdessen auf der Oberfläche des Planeten zu belassen.
@Danijel Aufgrund von Roche-Lappen-Überlegungen könnten Sie nicht genau einen Planeten haben. Sie müssten eine erdgroße "Dyson-Kugel" um ein Schwarzes Loch der Erdmasse bauen, um die richtige Oberflächengravitation zu haben.
@conman Ich weiß und hatte so etwas im Sinn. Es wäre für alle praktischen Zwecke ein ähnlicher Planet, es sei denn, Sie graben unter seiner Oberfläche. Wenn das Schwarze Loch eine geringere Masse hat (ein Schwarzes Loch mit Mondmasse hätte immer noch eine ausreichend niedrige Temperatur / Hawking-Strahlung), wird diese Dyson-Sphäre "eher ein Planet". :)
Schwarze Löcher als Kühlkörper
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