あなたは宇宙のマイクロ波の背景の放射線を意味していると思います。

空の周波数に調整されたラジオには、「静的」ノイズが聞こえます。アナログテレビが受信する静電気のごく一部は、実際にはCMBです。アンテナシステムはこれの一部を収集し、ダイオードなどを使用して、その一部を少量の有用な電気に変換できますか？ CMB検出器は通常、ボロメータ（アンテナ+抵抗器+温度センサー）ですが、この場合、ここで指摘したように、元のACからDC電力を供給することができるダイオードである可能性があります。

tl; dr：いいえ！宇宙船と電子機器が2.7K未満でない限り、熱力学は常に勝ちます。

しかし、私たちが失ったものを見てみましょう：

スペクトルを効率的に使用するためにかなり広帯域である必要がある実際の機能回路を考慮せずに、潜在的に利用可能な電力量の大まかなアイデアを得るために、ここに利用可能な電力の簡単な計算があります。 s>入射マイクロ波電力。 収集できるものの上限にすぎません。：

熱分布を統合する代わりに、全幅200GHz、高さ400MJyを使用しましょう。 / sr（以下を参照）。データはこちらでもご覧いただけます。

MJyは1E + 06Jansyです。 1つのジャンスキーは1E-26ワット/平方メートル/ヘルツです。

アンテナにある程度の方向性があるとしましょう（偏波を使ってトリックを行わない限り、常に方向性があります）。球の/ 2、または2 $ \ pi $ sr。

400E + 06 Jy / sr * 2 $ \ pi $ sr * 200E + 09 Hz * 1E-26 W / m ^ 2〜1E-06 W / m ^ 2

つまり、1平方メートルあたり1マイクロワットが可能です。マイレージは異なる場合があります。

これを再確認するには、ステファン-ボルツマン方程式 $ P = \ sigma T ^ 4 $を使用します。 $ \ sigma $ = 5.67E-08ワット/平方メートル/度ケルビン^ 4の場合、3E-06 W / m ^ 2になります。アンテナ受け入れの係数0.5を思い出すと、うまく機能します。

しかし、高温（たとえば273 K）の鉱石ラジオ（ダイオード整流）は、実際に低温の熱分布から電力を引き出すことができますか？いいえ、ヒートポンプを駆動するためにエネルギーを使用していない限り、熱は高温から低温に流れます。ラジオの観点からは、ラジオの電子機器のランダムな電気的変動もマイクロ波を宇宙に放送します。

したがって、電力を得るには、無線を2.7K未満に冷却する必要があります。そして、その時点で、あなたはちょうど熱コレクターを構築しました、そして、冷たい、ラジオブラックプレートはラジオと大体同じようにできるでしょう。 しかし、それを冷却するためにより多くの作業を行うため、エネルギーを得ることができません。

つまり、いいえ！熱力学は常に勝ちます、宇宙船と電子機器が2.7K未満でない限り。

上記：スペクトルここからの CMB。

上記： 1 / cmからGHzに変換されたx軸単位でプロットされた CMBのスペクトル、ここからのデータ。

はい！おそらく存在し得ない大きなブラックホールや物質にアクセスできると仮定すると、宇宙マイクロ波背景放射から熱機関を動かすことができます。

適度な大きさのブラックホールは冷たいです。とても寒い。 CMBよりも桁違いに冷たい恒星質量ブラックホールの10億分の1ケルビン。ブラックホールの温度はホーキング温度と呼ばれます。

つまり、ヘリウムを作動流体として使用する熱機関を使用できます。コールドシンクは、非常に接近して周回しているブラックホールに面した大きなラジエーターになります。あなたの熱源は、ブラックホールの反対側を向いている同様のプレートです。最適なパフォーマンスを得るには、それらの間に何らかの多層断熱材が必要になります。この時点で、ブラックホールに物質が落ちていると、放射が発生し、コールドシンクとして使用できなくなることに注意してください。

どのくらいのエネルギーを手に入れますか？それほど多くはありませんが、ヘリウムはガスではないので、計算方法がわかりません。ただし、上限として、シュテファン-ボルツマンの法則により、1平方メートルあたり3.1マイクロワット未満に制限されています。

正直なところ、ペンローズ過程を使用する方が簡単ですが、ブラックホール。 https://en.wikipedia.org/wiki/Penrose_process

おそらく使用可能なエネルギーを収穫したいと思うでしょう。物理学者はむしろそれを低エントロピーと呼びます。 エネルギーを収穫すると、無期限に熱くなることを意味します。熱力学が決定論的な技術プロセス（および地球上の生命）を駆動することを受け入れることは、この問題を理解するための鍵です。

あなたの視野のほとんど、宇宙マイクロ波背景放射は、ほぼ完全な黒体放射です。 3.7Kの温度。宇宙船がこの時点まで完全に冷えると、エントロピーのバランスは均一になります。

ただし、収穫装置の「ホットエンド」をにさらすことで、空間分布の小さな変動を使用して使用可能なエネルギーを収穫できます。空の平均よりも暑い部分、他の部分への「コールドエンド」。温度勾配が蓄積され、使用できるようになります。

プランクスペクトルから逸脱する電磁放射は、エントロピーの高い熱放射として再放射することによっても使用できます（ソーラーパネルはまさにそれを行います。それについて）。可視光とクエーサー放射が良い光源になります。残念ながら、点光源と狭帯域放射源は、視野のごく一部しか占めていません。クエーサーはまれであり、逆二乗の法則でパワーが減衰するため、星からの可視光を取得しやすい場合があります。

時計発振器は宇宙空​​間のソーラーパネルから電力を供給できますか？表面積に依存します。 RTGのような低エントロピーの貯水池は、はるかに簡単な解決策です。

（以下のコメントの一部は、私の回答の以前のバージョンを参照している可能性がありますが、これはまったく異なります）

はい、理論的にはCMBRを収穫できます。ただし...

他の回答は、「裸の」アンテナの（小さな）制限を説明しているようです。ただし、入射光子の広い領域を収集して、たとえばパラボラアンテナを介して焦点を合わせることができることを忘れないでください。

皿の大きさはどれくらいですか？それはあなたとあなたの宇宙船次第です。あなたは1立方センチメートルあたり約450個の光子を引用したので、あなたがどれだけ欲しいかを理解できると思います。参考までに、CMBR周波数はスペクトルのマイクロ波範囲で約160GHzです。電子レンジを反射する十分に滑らかな皿を作ることは間違いなく可能です。 （地球上にはそのような料理があります。）

編集：気にしないでください。 CMBRは実際には（平行光子ではなく）拡散光子源であるように見えるので、放物面皿はそれらに焦点を合わせません。

しかし...

あなたは次のように述べました：

任意の外部エネルギー源。特にCMBである必要はありません。これは、太陽風や近くの星の光などに頼ることができない銀河間旅行中に利用できます。そこにあるものに依存する必要があります：熱宇宙背景放射、宇宙マイクロ波背景放射、高エネルギー宇宙線、航空機で持ってきたもの以外の銀河間空間で利用できる手段は何でも。

私が最も良いと思う外部エネルギー源は近くの星の光です。宇宙船に巨大なパラボラアンテナがあり、小さなCMBRを集めようとしていると想像してみてください。代わりに、近くの星からはるかに多くの星の光を収集します。

どのくらいの星の光ですか？平均的な距離にある平均的な星で単純化しましょう。地球の近くの太陽光は、まだ大気に当たっていませんが、約 1.36 kW /平方メートルで入ります。私たちの太陽に最も近い星は約 4光年離れています。

それでは、宇宙船が旅をしている間、常に星から2LY以内にいるとしましょう。 1光年は約63,241.1AU（1 AU =太陽から地球までの距離）です。したがって、スターライトは1.36 / 63,241.1 ^ 2 = 34.005ナノワット/平方メートルで入ります。しかし、おそらく近くにいくつかの星があります。平均して、あなたの船は2光年離れた8つの星に囲まれているとしましょう。つまり、1平方メートルあたり約272ナノワットです。

それほど多くはありませんが、CMBRで得られるものよりも桁違いに大きいと確信しています。また、より遠い星からの光も含まれていません。 1/2 + 1/4 + 1/8 + 1/16 ...の数学シリーズを知っているだけで、合計が1になることがわかります。したがって、他のすべてのことを推測します。遠くにある星は、1平方メートルあたりさらに272ナノワットになります。合計は544です。

したがって、1ワットが必要な場合は、約185万平方メートルの大きさのソーラーパネルが必要です...または1.85 M平方メートルの放物面反射鏡を使用して、わずか1平方メートル。

ソーラーパネルまたはその放物面が最も近い星に焦点を合わせるように注意してください。あなたは船の周りにそのようなものをたくさん持つことができ、それぞれが旋回することができます。この目的のために、牽引されたカプセルに光を反射して集束させる展開するソーラーセイルなど、大型の軽量リフレクターについていくつかの創造的なアイデアがありました。

明確にするために：あなたは実際に「宇宙マイクロ波背景放射」または単に「宇宙線」を意味しますか？ 2つは2つの非常に異なるものであるため（答えは両方とも同じですが、理由は異なります）。宇宙線は、非常に高エネルギーの粒子の弱いフラックスであるGCR（銀河宇宙線）と、弱い粒子の強いフラックスである太陽で構成されています。

このような放射線は体に非常に有害ですが、フラックスは、総電力をあまり表していません。言い換えれば、それはあなたを殺すことができますが、その過程で暖かさを感じることはありません。磁束の電力（ワット）は小さいですが（いいえ、「大きなものはどうですか...」というあなたの即時の反応....すぐに停止します、答えは「いいえ」です）、それは保護表皮層ではなく、細胞内のエネルギーを放出するため、損傷を与えます。 GCRの単一の粒子（わずかな数のジュール）が完全に減速するまでに、エネルギーは一般に他の多くの粒子に分割され、それぞれが微視的な弾丸の経路のように細胞を通して破壊の痕跡を残します。

かなりのエネルギーを持つことができるいくつかのGCR粒子があります-例については、「オーマイゴッド粒子」（速いピッチの野球のエネルギーで測定された単一の粒子）を参照してください。しかし、そのようなことは非常にまれです。さらに、それらを止めるには基本的に全体の雰囲気が必要です。