Как использовать гравитационную энергию Юпитера?

В настоящее время я нахожусь на орбите Юпитера, аренда довольно дешевая, а вид великолепный.

Однако мой бывший поставщик электроэнергии отказывается подключить меня к земной сети по мелочным причинам вроде «ты с ума сошёл?» и "как ты вообще туда попал?" Тем не менее, мои потребности в электричестве довольно высоки, так как я хочу заниматься тяжелой наукой и смотреть видео о кошках зимой.

Проблема в том, что солнце часто скрыто Юпитером, в космосе нет ветра, и добыча полезных ископаемых здесь не кажется хорошей идеей.

Теперь у меня много потенциальной энергии, так как Юпитер массивен. Я знаю, что энергия приливов использует массу Луны для выработки энергии, а Юпитер якобы больше Луны. Благодаря большому количеству денег, планированию и клейкой ленте я могу построить практически все, что захочу.

Вот теперь мои актуальные вопросы:

  • Могу ли я преобразовать гравитационное притяжение Юпитера в электричество?
  • Как лучше всего это сделать?
  • Это хорошая идея по отношению к другим потенциальным источникам энергии?
  • Сколько энергии я могу дать? Хватит на дом? Город?

Моя фактическая орбита оставлена ​​на ваш выбор, я бы предпочел, чтобы она была стабильной и с хорошим обзором.

Комментарии не для расширенного обсуждения; этот разговор был перемещен в чат .
Почему все хотят посылать вам энергию с помощью лазеров? Просто интересуюсь.
@Gryphon Я думаю, это лучший способ передачи энергии в космосе.
Ладно, ладно, просто показалось, что много лазеров.
@Грифон, разве это не хорошо? Лазеры классные.

Ответы (14)

Есть много способов извлечь энергию из гравитации Юпитера. Проблема в том, как это сделать, не снижая орбиту вашего дома ?

Приливное изгибание? (наверное не стоит)

Когда два объекта взаимодействуют с гравитацией, возникает приливная сила . Ближайшие друг к другу стороны ощущают более сильное притяжение, чем самые дальние стороны. Это заставляет их немного растягиваться. Если они вращаются, это вызывает цикл растяжения и сжатия, который извлекает энергию из гравитации. В конце концов это замедлит вращение тела до тех пор, пока они не будут заблокированы приливом.

Другой способ извлечь приливную силу — использовать высокоэллиптическую орбиту. Когда тела приближаются друг к другу, приливная сила увеличивается и сжимается. По мере удаления приливная сила уменьшается, и они расширяются.

Это приливное изгибание обеспечивает эффект нагрева, благодаря которому многие маленькие спутники Юпитера остаются намного теплее, чем они были бы в противном случае.

Допустим, вы построили огромную сферу, она может быть полой, потому что масса не имеет значения, и вывели ее на высокоэллиптическую орбиту и извлекли энергию из-за приливного изгиба. Первая проблема: где вы взяли все эти материалы? Во-вторых, вывод его на высокоэллиптическую орбиту будет стоить много энергии, поэтому необходимы большие первоначальные инвестиции. Вы это сделаете? Я сомневаюсь, что вы получите солидный ROI в своей жизни, но кто -то может сделать математику .

Использовать магнитное поле Юпитера? (неустойчивый)

У Юпитера огромное магнитное поле, и ваш дом движется сквозь него. Вы можете намотать немного проволоки на катушку и извлечь из этого поля электрическую энергию! Великолепно!

... за исключением того, что тем самым вы создаете противоположно заряженный магнит, который магнитное поле Юпитера притягивает, создавая сопротивление на орбите вашего дома. Вы закладываете орбиту своего дома для электричества. Это тема.

Вы можете пнуть электромагнит в космос. Тогда он будет на своей собственной орбите. Он отправит энергию обратно к вам с помощью лазера (тоже тема) и в конечном итоге врежется в Юпитер.

Нельзя просто «сбрасывать» вещи с орбиты

Когда вы находитесь на орбите в вакууме, вы не можете просто «сбрасывать» вещи. Если вы отпустите что-то, оно продолжит весело двигаться вместе с вами по орбите, путешествуя со скоростью тысячи километров в час. У него есть инерция, поддерживающая его, как и у вашего дома.

Чтобы понизить орбиту объекта, вы должны его замедлить. Это должно быть сделано либо с сопротивлением, либо с энергией. На орбите нет атмосферы, за которую можно было бы тянуться, поэтому вам нужно обеспечить энергию, чтобы замедлить ее.

Вам не нужно выделять всю энергию, чтобы замедлить его, достаточно, чтобы он царапнул атмосферу. Это обеспечит сопротивление, чтобы еще больше замедлить его и в конечном итоге упасть на Юпитер.

Космический мусор Йо-Йо? (неустойчивый)

Вы извлекаете энергию из гравитационного поля, бросая в него предметы. Потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию, которую можно использовать, как воду, падающую с водопада и вращающую турбину. Но если вы подняли и опустили свой дом, вы получили бы больше энергии, поднимая себя обратно (из-за трения и энтропии), чем получили бы, опуская себя.

Вам нужна одноразовая масса, которую вы можете бросить в яму. Поскольку вы не хотите выбрасывать свою коллекцию фигурок или винтажный набор «Кирпичи мира», вы можете использовать свой мусор. Не очень устойчивый, но какое-то время будет работать. Но как извлечь из него энергию?

Вы можете насыпать мусор в специальное ведро с турбиной, намотать на турбину проволоку, другой конец прикрепить к дому и бросить как йо-йо. Провод разматывается при падении, вращает турбину, и провод передает энергию обратно в ваш дом. Идеальный!

За исключением того, что это стоит больше энергии, чем вы сможете извлечь.

Даже если вы позволите мусорной турбине упасть с конца провода, провод будет тянуть ваш дом с такой же энергией, как вы извлекаете и тянете его на более низкую орбиту. Вам нужно будет потратить больше энергии (не равной, потому что, опять же, энтропия), чтобы удержаться на орбите.

Космические ветряные лазерные турбины! (неустойчиво или не будет работать)

Вместо этого к вашему генератору мусора... к бомбе будет прикреплена ветряная турбина. Когда он падает через атмосферу Юпитера, создаваемый ветер вращает турбину и извлекает энергию из его падения. Лазер передает энергию обратно в ваш дом.

Но в конце концов у вас закончится мусор. Можем ли мы сделать это устойчивым? Да!

Вырежьте среднего человека. Вместо того, чтобы использовать гравитационную энергию для создания ветровой энергии, используйте обильную ветровую энергию Юпитера напрямую. Сбросьте плавучие ветряные турбины в атмосферу Юпитера и заставьте его возвращать вам энергию с помощью лазеров. Они будут плавать в атмосфере Юпитера, пока не изнашиваются. Приложив немного инженерных усилий, их можно заставить управлять и избегать штормов.

Какую мощность вы можете предоставить? Потенциальная энергия ветра Земли составляет около 250 ТВт . Атмосфера Юпитера огромна по сравнению с ней и более турбулентна, поэтому она ограничена тем, сколько частей ветряной турбины вы взяли с собой и как долго вы сможете их прослужить.

... за исключением того, что, как указал @anaximander в комментариях , это не сработает. Атмосфера — это жидкость, и турбина плавает в этой жидкости. Он будет двигаться вместе с ветром. Это все равно, что поставить водяное колесо на лодку по реке. Турбину надо к чему-то прикрепить, а крепить ее не к чему.

Комментарии не для расширенного обсуждения; этот разговор был перемещен в чат .
Я думаю, вы недооцениваете практичность наматывания нескольких витков проволоки вокруг планеты. Тогда это один большой генератор. Серия парусов вокруг внешней стороны катушки (одна сторона белая, другая черная) может использовать солнечное давление, чтобы противодействовать вращению, которое возникнет в катушке, когда вы извлекаете электричество.
@Basic Это 420 000 км провода для одной петли, и это при условии, что вы можете разместить его прямо у поверхности. Как только вы поместите его туда, он станет неустойчивым по той же причине, по которой жесткие кольца Дайсона нестабильны . Если вам нужно использовать энергию, чтобы удерживать его на орбите, чтобы сбалансировать энергию, которую вы извлекаете, вы можете пропустить катушку и использовать эту энергию напрямую. Нет необходимости в полной катушке, любой объект на орбите движется через поле, и я рассказал об этом. Это все обмен орбитальной энергии на электрическую энергию.
Относится к «вы не можете просто сбрасывать вещи с орбиты» — если бы мы бросили бейсбольный мяч с МКС, смогли бы мы его сбить с орбиты?

Ты не

Ваш вопрос похож на вопрос: «Как мне использовать потенциальную энергию идеальной дыры без трения?».

Короткий ответ: вы не делаете.

Более длинный ответ: вы находите что-то, что проталкивает дыру, преобразуя потенциальную энергию «объекта» в кинетическую энергию, а затем собираете эту кинетическую энергию для запуска генератора.

Наиболее очевидным примером этого являются плотины гидроэлектростанций . Небольшим примером являются, например, маятниковые часы с гравитационным приводом .

Твоя проблема в том, что ты на орбите. И любой такой «объект», который вы хотите столкнуть в дыру, находится на орбите вместе с вами. У вас также нет хорошего прочного якоря, к которому вы могли бы прикрепить свой генератор.

Это одна из самых больших неприятностей в космосе: это одно из мест, где у вас есть состояния Сферической Коровы . Так что, в отличие от Земли, где трение о землю и/или воздух очень полезно для вас, в космосе их не существует. Если у вас есть кинетическая энергия объекта в космосе, то пытаться преобразовать ее в какую-то другую форму энергии (что и происходит, когда вы генерируете энергию , т.е. полезную энергию) — непростая задача .

Вопреки тому, что говорилось в предыдущих ответах, вы можете получить много энергии только от огромной гравитации Юпитера. Ио уже делает это: она подвергается сильному приливному изгибу, и это нагревает внутреннюю часть, так что Луна гораздо более геологически активна, чем любая из планет. Итак, один из способов удовлетворить ваше требование: построить геотермальную электростанцию ​​на Ио. Если вы на самом деле не хотите останавливаться на Ио, вы можете передать энергию на свою орбитальную станцию ​​с помощью лазера.
Это, конечно, непросто, но определенно более осуществимо, чем использование энергии ветра в собственной атмосфере Юпитера (где, даже если вам удастся поддерживать парящие турбины в верхних слоях атмосферы достаточно долго, чтобы они приносили пользу, это было бы безумием ).трудно направить лазер достаточно устойчиво в правильном направлении).

Тем не менее, я думаю, что электродинамические тросы — лучшее решение, поскольку они используют энергию непосредственно на вашей собственной орбите. Однако Шверн прав в том, что в этом случае эффект торможения значителен. По сути, электрическая энергия, которую вы собираете, исходит только из вашей собственной кинетической энергии, с которой действительно не следует расточать (столкновение с Юпитером — неприятный опыт ). Вы все еще можете собрать много энергии до того, как это произойдет — 260 кВтч на килограмм, которые вы выведете с собой на орбиту , что примерно в 37 раз превышает плотность энергии угля — но на этом все.

Можно получить больше, если, как в случае с геоэлектрической станцией на Ио, вы задействуете гораздо более обширную кинетическую энергию одного из спутников Юпитера. Для этого нужно разместить свою орбиту около одной из устойчивых точек Лагранжа , лучше всего в точке L5 Ганимеда. Тогда электродинамическое торможение будет компенсировано гравитационным притяжением Ганимеда, находящимся далеко впереди на вашей орбите.

Электродинамические тросы и использование луны кажутся наиболее осуществимым планом, который я когда-либо видел. По сути, вы используете огромную энергию Луны, а не свою собственную.

Хорошие новости, плохие новости

Как уже упоминалось, вы не сможете преобразовывать гравитационную энергию в электрическую, пока находитесь на орбите. Но благодаря планированию и деньгам, о которых вы упомянули, вы все равно можете создать что-то, что позволит вам получать необходимую энергию, сохраняя при этом свой нынешний образ жизни.

Дайсон плакал

Что мы собираемся сделать здесь, так это взять концепт Dyson Swarm, повернуть его боком, а затем щуриться на него, пока он не сделает то, что нам нужно. А разве не в этом вся наука?

Рой Дайсона — это серия солнечных панелей, которые вращаются вокруг звезды, собирая энергию и затем передавая ее в другое место. В отличие от сферы Дайсона, которая представляет собой сплошную оболочку, рой состоит из множества маленьких панелей с промежутками между ними. Итак, как это поможет вам вокруг Юпитера?

Пояс Юпитера

Вместо того, чтобы размещать коллекторы солнечной энергии вокруг Солнца, вы можете разместить их вокруг самого Юпитера. Заранее определите, каким будет ваш орбитальный путь, а затем засейте весь Юпитер кольцом тех солнечных коллекторов, которые будут рядом (но не пересекаться!) с этим путем. Таким образом, независимо от того, где Юпитер находится по отношению к Солнцу, всегда есть несколько коллекторов, направленных на поглощение его энергии. Любой коллектор, в пределах досягаемости которого находится ваш корабль, будет передавать вам свою энергию, а те, которые не находятся в пределах досягаемости, будут включать аккумуляторную батарею для ее хранения. Когда вы путешествуете по орбите, вы попадете в зону действия различных коллекторов, активируя их батареи. чтобы начать передачу вам, пока предыдущие сборщики пополняют свой заряд.

Не изобретайте велосипед

Конечно, если вы собираетесь приложить усилия, чтобы создать что-то похожее на рой Дайсона вокруг Юпитера, вы могли бы так же легко сделать то же самое, но вокруг Солнца, как это было задумано изначально. Беспроводную передачу энергии будет сложнее откалибровать, но с другой стороны, вы получите гораздо больше энергии, используя то же количество коллекторов, или, наоборот, ту же энергию, используя гораздо меньше.

Этот план как проблема: эффективность солнечных коллекторов на Юпитере очень низкая. Юпитер находится на расстоянии 5 а.е. от Земли по сравнению с 1 а.е. Земли. Солнечная интенсивность падает пропорционально квадрату расстояния, поэтому солнечные коллекторы на Юпитере, расположенные в 5 раз дальше, будут в 25 раз менее эффективны. На орбите Земли солнечная энергия составляет 1360 Вт/м<sup>2</sup>. У Юпитера это 54 Вт/м<sup>2</sup>. Квадратный метр хороших солнечных панелей на орбите Земли может обеспечить работу 3 или 4 высокопроизводительных игровых компьютеров. На Юпитере от него едва хватило бы питания для ноутбука.
Кроме того, установка солнечных панелей «вокруг Юпитера» требует гораздо большего количества солнечных панелей, чем «вокруг Земли». Я не уверен, что это соответствует моему бюджету.
@PatJ Вы не указали верхний предел бюджета, что, конечно же, ограничило бы количество панелей, которые вы можете использовать. Но я хочу отметить, что вам не нужны они «вокруг Юпитера» по каждой оси, достаточно одного их кольца, окружающего область, которая получает наибольшее количество солнечного света. И, по мнению Шверна, именно поэтому я предлагаю просто использовать типичную конфигурацию вокруг Солнца, а затем направить эту энергию обратно на станцию ​​Юпитера.
Излучает ли Юпитер достаточно излучения надлежащего типа, чтобы активировать фотогальванику? Другими словами, возможно ли переименовать солнечные панели в панели Юпитера?

Поскольку вопрос касается гравитационной энергии, то вы можете рассматривать ответы здесь как «запасной» план (хотя, учитывая сложность использования гравитационной энергии, на самом деле это план «А»).

Гравитационная энергия — это не то, что вы можете собрать напрямую. На Земле мы обычно подключаемся к гравитации, беря потенциальную энергию из чего-то вроде мельничного пруда или резервуара в высокой точке и преобразовывая ее в кинетическую энергию, направляя воду вниз по желобу в более низкую точку, вращая турбину или водяное колесо где-то между точкой «А» и точкой «Б».

Самая близкая аналогия, которую я могу придумать, это позволить электродинамическому тросу пройти через магнитосферу Юпитера. Провод будет генерировать ток по спирали вниз через магнитосферу, и энергия может быть передана с распадающейся орбиты на подходящий приемник. В этой статье приводятся расчеты и дается некоторое представление о масштабах задачи, которую вы перед собой ставите, например, привязь для небольшого космического корабля, требующая в среднем 180 Вт, в то время как для 5-дневной орбиты вокруг Юпитера потребуется привязь длиной 4,75 км на 1 мм в диаметре. Естественным аналогом является то, что Луна Ио проходит через магнитосферу Юпитера и генерирует электрическую «дугу», проходящую между Луной и Юпитером, которая несет 2 триллиона ватт электрической энергии.

Другой вывод из этой статьи заключается в том, что полезная энергия генерируется внутри орбиты Европы, которая также находится внутри интенсивных радиационных полей самого Юпитера, так что вы либо находитесь внутри хорошо бронированной космической среды обитания, либо на орбите за Каллисто и, следовательно, снаружи. радиационных полей.

Таким образом, можно было построить очень длинные тросы и отправить их по эллиптическим орбитам вокруг Юпитера, излучая энергию обратно к вам. Поскольку энергия излучается из привязи, орбита естественным образом затухает (вы ничего не получаете просто так). Вы можете направить энергию обратно на трос, и тогда он будет действовать как якорь электродвигателя, «накачиваясь» против магнитного поля Юпитера и поднимая орбиту. Учитывая потери эффективности, количество энергии, закачиваемой обратно в трос для поднятия его орбиты, будет больше, чем вы собирали, когда он извлекал энергию из магнитосферы, поэтому часть вашей инфраструктуры будет периодически строить и запускать новые тросы. основа.

Не совсем. Но вы можете использовать его луны благодаря эффекту рогатки. Что вы делаете, так это проходите позади них, учитывая направление их орбиты. Гравитация вашего собственного космического корабля будет тянуть Луну назад, лишь немного замедляя ее, в то время как гравитация Луны ускорит вас. Вы в основном передаете импульс от Луны к себе.

Хорошо прицелившись, вы сможете пролететь через магнитное поле Юпитера на высокой скорости и растянуть трос, как упомянул AndyD273, преобразуя имеющуюся у вас кинетическую энергию в полезную электрическую энергию. Это замедлит вас, но если вы все правильно спланируете, у вас будет достаточно энергии, чтобы пройти еще одну луну.

Обратной стороной является то, что вы должны пройти над полюсами Юпитера, и гравитация Юпитера вытянет вас с орбитальных путей лун. Это не делает это невозможным, но вы можете потратить очень много времени на создание странных орбит и совсем немного времени на то, чтобы вытягивать импульс из лун или превращать его в энергию. Солнечные батареи, даже так далеко, могут дать больше энергии.

Этот ответ многообещающий, но не является строгой наукой. Возможно, вы могли бы более точно описать орбиты, по которым вы будете двигаться, и методы, которые вы будете использовать для производства электроэнергии?
«Недостаток в том, что вы должны пройти над полюсами Юпитера…» Я этого не понимаю. Почему вам нужно было бы проходить через столбы, и почему это было бы недостатком, даже если бы вы это сделали?

Энергия не может быть создана или уничтожена, поэтому... (для простоты я предполагаю, что ваш дом - Каллисто )

Ваша полная потенциальная энергия с орбиты равна

М а с с × грамм р а в я т у × ЧАС е я грамм час т знак равно 10,8 × 10 22 × 3,86 × 10 17 Н × 1 , 880 , 000 к м знак равно 725 , 842 , 965 , 000 , 000 , 000 , 000 , 000 × 10 22 Дж о ты л е с

(Используйте это, чтобы легко рассчитать гравитацию )

Ватт равен 1 джоулю в секунду, поэтому, если вы живете 100 лет, разделите джоули на секунды (достаточно близко 3 153 600 000 секунд).

Так о 724 , 842 , 965 , 000 , 000 × 10 22 Ватт, если вы врежетесь в Юпитер (но вы умрете задолго до того, как достигнете поверхности)

И потом, для масштаба, телевизор потребляет 80-400 Вт. Среднее домашнее хозяйство использует в среднем 660 000 000 ватт (в пересчете с 10 932 киловатт-часов).

грубо 100 , 000 ( × 10 22 ) Оставшиеся ватты приближают вас достаточно близко к пределу, чтобы знать, что вы умрете задолго до того, как соберете достаточно энергии только от гравитации. (Из атмосферы Юпитера)

Хорошо, математика была отключена, так что это может быть возможно, если бы существовало какое-то волшебное устройство, но следующий пункт в любом случае делает этот план недействительным.

К сожалению, вы, вероятно, будете тратить энергию на ПОДДЕРЖАНИЕ своей орбиты. А так как возня с вашей потенциальной энергией приведет к распаду вашей орбиты... Это действительно плохая идея. Приведенные выше уравнения предполагают идеальное преобразование. Скорее всего, вы когда-либо будете использовать только крошечную часть этого. Вам нужна дешевая и надежная энергия! Но единственные оставшиеся источники энергии — это солнце и то, что вы приносите с Земли… И вы не получите достаточного количества солнечного света, если не построите массивную систему солнечных батарей.

Ваш единственный «разумный» (все неразумно на таком расстоянии) - это использовать радиоизотопный термоэлектрический генератор (мощность зависит от вашей модели / конструкции, хотя ожидайте около 2-5 Вт / кг). (По крайней мере, с современной технической точки зрения, это то, чем занимаются умные люди в НАСА. Просто постарайтесь не расстраивать Управление НАСА по защите планет .)

Потенциальная энергия равна ускорению силы тяжести, умноженному на массу, умноженную на высоту. Откуда вы взяли массу для своей цифры 3,8х17 ньютонов. Кроме того, я бы хотел, чтобы на этом сайте был значок «Используйте в 10 раз больше значащих цифр в научном вопросе».
Я получил массу Юпитера и Калипсо из Википедии (и их расстояние друг от друга) и использовал калькулятор, на который я ссылался, чтобы получить g. Каллисто весит 10,8 × 10 ^ 22 кг, поэтому мой ответ был бы на 20 порядков меньше.
Гравитационная потенциальная энергия грамм М м р . Вы можете получить половину разницы, изменив р если вы остаетесь на круговой орбите. Нет необходимости рассчитывать локальные значения грамм . Энергия, полученная при опускании Каллисто на вершины облаков, составляет около 8,7 × 10 31 Дж . Но это огромная масса.
«660 000 000 ватт (в пересчете с 10 932 киловатт-часов)». - Эм, ты отстал на несколько порядков. 11000 кВтч ~= 40 ГДж, что при условии, что вы потребляете энергию с постоянной скоростью в течение года, соответствует потребляемой мощности 40 ГДж/(60*60*24*365) ~= 1250 Вт. Но в любом случае, 80x10^48 Дж от планеты, разделенные на 40 ГДж в год, составляют примерно 2x10^39 лет, так что твоя точка зрения остается в силе.

Используйте МГД-генератор . Задача решена.
Вы напрямую подключаетесь к кинетической энергии магнитосферной плазмы, используя силу Лоренца, не влияя на вашу орбитальную энергию ИЛИ угловой момент (разница между ними, кажется, ускользает здесь от всех). Это бесплатная перезарядка батарей навсегда.

Проблем с «приливным изгибом» нет. Во-первых, на спутниках есть два типа приливного внутреннего нагрева. Один рассеивает эксцентриситет (и, следовательно, угловой момент, а не энергию). Это приливное изгибание.
Другой, более слабый, но также активный на орбитах с нулевым эксцентриситетом (как вы знаете, каждая луна в Солнечной системе, просто посмотрите на некоторые цифры), который работает за счет реальных приливных сил, настолько сильно зависит от размера и массы обоих объектов. , что бы в вашем доме не было с этим проблем.

Звучит многообещающе! Где найти плазму?
Вся магнитосфера заполнена ею. Плазма — это по существу газ, который в той или иной степени ионизирован. Магнитосферная плазма обычно полностью ионизирована (это означает, что каждый атом имеет по крайней мере один заряд) и состоит из электронов и всевозможных элементов с переменным числом зарядов. Так что вокруг летает много зарядов. Но физика магнитосферы сложнее. Вы хотите избегать областей с тяжелыми нетепловыми высокоэнергетическими частицами, летающими вокруг, но также плавать в области с достаточной плотностью тока для зарядки вашего MHD Gen.
Если я нахожусь в этой сфере, не возникнет ли трение, которое замедлит меня и, в конце концов, врежет в планету?
@PatJ: У вас было бы некоторое ограниченное трение. Но электромагнитные силы действительно сильны. Найдите протяженность магнитосферы. Они огромные. Вы можете легко выбрать область с достаточной плотностью заряда и достаточно низким трением, чтобы сделать ваш план осуществимым.

Прямая энергия гравитации - безнадежное дело в свободном падении. Если вы достаточно близко, чтобы получить гравитацию, то вы больше не на орбите и скоро умрете.

Однако есть обходной путь, который использует гравитацию, по крайней мере, косвенно.

Используя электродинамический трос , вы можете использовать всю имеющуюся у вас кинетическую энергию и собирать столько электричества, сколько захотите.

Электродинамические тросы (EDT) представляют собой длинные проводящие провода, такие как провод, развернутый от спутника троса, которые могут работать на электромагнитных принципах в качестве генераторов, преобразовывая свою кинетическую энергию в электрическую, или в качестве двигателей, преобразующих электрическую энергию в кинетическую энергию. Электрический потенциал генерируется на проводящем тросе за счет его движения через магнитное поле планеты.

А у Юпитера мощное магнитное поле, а это означает много-много энергии!

Однако это не решит проблемы с пропускной способностью для потоковой передачи видео с кошками на YouTube.

РЕДАКТИРОВАТЬ: Бесплатных обедов не бывает.
Взаимодействие с гравитацией Юпитера каким-либо образом приведет к тому, что дом потеряет импульс и в конечном итоге сойдет с орбиты.

Вы можете отложить это, передав долг инерции чему-то другому, например, заблокированному приливом куску льда из колец Юпитера или луны.
Вы можете прикрепить к нему трос ЭД и использовать либо микроволны, либо лазеры для отправки энергии в ваш дом, а затем, когда они в конечном итоге потеряют достаточно импульса, чтобы уйти с орбиты, вы соберете трос и поместите его на новый камень.

Гравитация не лучший вариант

Юпитер представляет собой гигантский шар, состоящий в основном из водорода, и поэтому для всех практических целей является неограниченным запасом топлива.
За счет необходимости импортировать кислород вы можете сжигать водород для получения энергии и получать питьевую воду в качестве побочного продукта.
Вы также можете выделить водород 3 для использования в термоядерном реакторе для получения энергии и продать полученный гелий Земле, чтобы оплатить счета за высокую пропускную способность.

Это понизит орбиту дома.
@Schwern Верно, но вы можете найти баланс между лобовым сопротивлением и мощностью, при котором минимальное количество топлива может быть затрачено для увеличения орбиты время от времени. И вы также очень близки к очень большому запасу водорода, который потенциально может быть собран и использован в качестве топлива для увеличения импульса. Конечно, если бы вы могли это сделать, вы могли бы просто использовать водород для получения энергии...
Да, некоторые расчеты того, сколько энергии вы можете генерировать в течение какого времени, оставаясь на безопасной орбите, были бы интересны.
Почему бы просто не преобразовать топливо в электричество напрямую?
@TimB Потому что вопрос был об использовании гравитации для этого. И вы не можете использовать гравитацию напрямую, когда находитесь в свободном падении. Если вы бросите что-то на Юпитер, чтобы попытаться генерировать энергию, вы потеряете массу, а вы можете потерять только ограниченное количество массы. Сжигание юпитерианского водорода, установка небольшого атомного генератора или термоядерного генератора, использующего юпитерианский водород... Множество вариантов получше, чем использование гравитации. Бесплатных обедов/запусков не бывает.
Сжигание водорода нецелесообразно; кислород, который вам нужен, весит в 8 раз больше, чем водород.

Как указывали другие, чтобы извлечь «гравитационную энергию», вам нужно позволить чему-то упасть, точно так же, как в плотине гидроэлектростанции энергия собирается, позволяя воде падать. Поскольку возникает вопрос о том, что падать, я предлагаю использовать пару спутников Юпитера.

Решение довольно простое, хотя есть несколько практических задач, которые я предлагаю вам решить — я уверен, что к тому времени, как вы доберетесь до Юпитера, вы их решите.

В первую очередь вам понадобится пара длинных легких и прочных тросов — на несколько миллионов километров должно хватить.

Затем вам нужно привязать конец каждого троса к другому спутнику Юпитера. Подойдет любая пара лун.

Другой конец троса прикрепите к шкиву с пружиной, аналогичному устройству, используемому в растяжимых шнурах ( пример ). Имейте в виду, что шкив и пружина должны быть способны распределять большую часть длины тросов, но я уверен, что если вам удалось получить трос, это не будет проблемой.

Теперь вам просто нужно присоединить к шкиву электрический генератор, и вы получите много энергии, которую вы будете получать от механической энергии пары спутников Юпитера. Поскольку вы будете тормозить и ускорять их, они, скорее всего, упадут на Юпитер или окажутся на той же орбите, но не волнуйтесь: вокруг много лун, чтобы продолжать питать ваш дом.

Вы можете быть обеспокоены риском запутывания тросов в Юпитере, но нам не следует беспокоиться об этом. Если это произойдет — и если поверхность Юпитера не будет достаточно скользкой, чтобы освободиться, — планета начнет притягивать луны, и вы получите еще больше энергии от вращения Юпитера. Вам просто нужно убедиться, что тросы достаточно прочны и надежно прикреплены к лунам.

Вы можете получить энергию от приливных сил. Я думаю, что «самым простым» способом было бы поместить длинный стержень по обе стороны от вашей станции и иметь одинаковую массу на каждом стержне, который может скользить вверх или вниз по стержню. Массы связаны с механизмом, что означает, что они оба движутся внутрь или наружу вместе, например, у вас может быть кривошипный вал на вашей станции, немного похожий на поршневой механизм в двигателе. Вы можете заставить этот «двигатель» совершать возвратно-поступательные движения, вращая станцию, но я подозреваю, что в конечном итоге энергия будет потребляться от вращения вашей станции. Вместо этого, я думаю, было бы лучше иметь эллиптическую орбиту, как у Ио. Прикрепите часовую пружину к коленчатому валу и держите ось стержней направленной в сторону Юпитера (приливная блокировка делает это бесплатно). Затем по мере изменения вашей высоты меняется и дифференциальная сила, действующая на две массы. поэтому сила пружины меняется, поэтому коленчатый вал немного проворачивается, чтобы можно было извлечь немного энергии. Вы говорите, мизерное количество энергии? Просто используйте большие массы и более длинные стержни!

На самом деле это не заставляет вас двигаться по спирали (на самом деле, если вы находитесь за пределами геостационарной орбиты, это заставит вас двигаться по спирали) из-за приливного ускорения. На самом деле вы крадете энергию вращения Юпитера.

https://physics.stackexchange.com/questions/142435/когда-планета-нагревается-через-гравитацию-притяжение-где-есть-энергия-берется-fr

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

Чтобы использовать гравитационную энергию, вы должны использовать рогатку для передачи импульса. В частности, передавать импульс от чего-то, вращающегося вокруг того, вокруг чего вы вращаетесь. (Вы не можете передать импульс от звезды, когда она вращается вокруг этой звезды.) У Юпитера есть спутники, верно?

Помощь гравитации и форма аэродинамического торможения дают вам возможность ускоряться и замедляться. https://en.wikipedia.org/wiki/Gravity_assist

«Реалистичные изображения встреч в космосе требуют учета трех измерений. Применяются те же принципы, только добавление скорости планеты к скорости космического корабля требует сложения векторов, как показано ниже». Проверьте схему.

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

«Во время завершающей фазы миссии был проведен «эксперимент с ветряной мельницей»: атмосферное молекулярное давление создает крутящий момент через тогдашние крылья солнечного элемента, похожие на парус ветряной мельницы».

Вместо преобразования энергии (давления) в тепло вы используете турбину и вырабатываете электричество.

Я бы использовал несколько дронов, которые летают между Ио, верхними слоями атмосферы Юпитера и Европой.

Сколько энергии? Вы бы рассчитали это, вычитая скорость перицентра (самого близкого сближения) орбиты Ио-Юпитер из скорости перицентра орбиты Европа-Юпитер.
Ио уходит на орбиту за 1,77 дня, а Европа — за 3,55 дня, поэтому вы должны заряжаться не реже одного раза в неделю.

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

скорость = sqrt (параметр гравитации Юпитера x (2/расстояние от Юпитера - 1/длина орбиты)

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

Параметр гравитации Юпитера = 1,27 x 10 ^ 17 м ^ 3 / с ^ -2

длина орбиты = радиус Юпитера + радиус орбиты Луны

https://en.wikipedia.org/wiki/Юпитер

Радиус Юпитера = 71 492 км.

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

Радиус орбиты Ио = 421 700 км.

Радиус орбиты Европы = 670 900 км.

Скорость до аэродинамического торможения = 58 153 м/с.

Скорость после аэродинамического торможения = 57 405 м/с.

Допустим, ваш дом или дрон имеют массу Эйфелевой башни.

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

Масса корабля = 7 300 000 кг (исходный вес башни).

кинетическая энергия = 0,5 х масса х скорость ^ 2

Изменение кинетической энергии = 315 500 000 000 килоджоулей.

1 джоуль = 0,0002777 ватт-часа

Итак, 87 600 000 киловатт-часов.

Если бы вы могли собрать 20% от этого, вы бы получили 17,5 гигаватт.
Это 910 в год, если вы можете получать заряд раз в неделю.

Нью-Йорк использует 60 000 гигаватт в год. http://engineering.mit.edu/ask/how-many-wind-turbines-would-it-take-power-all-new-york-city

Таким образом, вам понадобится 66 дронов массой Эйфелевой башни, или ваш дом должен весить 480 000 000 кг, чтобы снабжать энергией город. Масса Европы составляет 4,8 × 10 ^ 22, так что вперед, запитайте 10 городов.

Если бы вы не использовали дроны, это было бы очень интересно.

Я представляю себе корабль в форме доски для серфинга с несколькими рядами гребных колес сверху и снизу.

Вы можете получить энергию из гравитационного поля, но не в соответствии с вашими требованиями к стабильной орбите. Если ваша орбита медленно закручивается наружу, ваша кинетическая энергия уменьшается.

Это можно сделать, используя магнитное поле Юпитера, превратив систему Юпитер/космический корабль в гигантскую динамо-машину.

Однако запас энергии никогда не бывает безграничным: постепенно ваш космический корабль будет уплывать все дальше и дальше от Юпитера, постепенно покидая его гравитационное влияние и попадая под гравитационное влияние другой планеты.

Кроме того, пока это происходило, генерируемая мощность также падала почти до нуля.

Я не физик, но я знаю, что вы не можете непрерывно генерировать энергию из гравитационной СИЛЫ . Но вы можете получить, позволив чему-то упасть (за счет его потенциальной энергии), но это не непрерывно. Вам придется найти какой-то другой естественный способ вернуть его обратно (например, испарение -> гидроэлектроэнергия от плотины).