¿Cuánto empuja la luz una vela solar a 1 millón de millas del sol supone que sobrevivió?

Las velas solares (también llamadas velas ligeras o velas de fotones ) son una forma de propulsión de naves espaciales que utilizan la presión de radiación (también llamada presión solar) de las estrellas para empujar grandes espejos ultrafinos a altas velocidades. Las velas ligeras también podrían ser impulsadas por haces de energía para ampliar su rango de operaciones, que es estrictamente la navegación con haz en lugar de la navegación solar.


La fuerza total ejercida en una vela solar de 800 por 800 metros, por ejemplo, es de aproximadamente 5 newtons (1.1 lbf) a la distancia de la Tierra al Sol,

convirtiéndolo en un sistema de propulsión de bajo empuje, similar a una nave espacial propulsada por motores eléctricos.


El impulso de un fotón o un flujo completo se da la relación de Einstein:


p = E / c

donde p es el momento, E es la energía (del fotón o flujo), y c es la velocidad de la luz. La presión de radiación solar puede estar relacionada con el valor de irradiancia (constante solar) de 1361 W / m

a 1 UA (distancia Tierra-Sol), revisada en 2011:

  • absorbancia perfecta: F = 4.54 μN por metro cuadrado (4.54 μPa) en la dirección del haz incidente
  • reflectancia perfecta: F = 9.08 μN por metro cuadrado (9.08 μPa) en la dirección normal a la superficie

Una vela ideal es plana y tiene una reflexión especular del 100%. Una vela real tendrá una eficiencia global de aproximadamente 90%, aproximadamente 8.17 μN / m,

debido a la curvatura (ondulación), arrugas, absorbancia, re-radiación desde adelante y atrás, efectos no especulares y otros factores.

En primer lugar, la luz no muere. Mientras nada interrumpa su camino, llegará a ese lugar.

En segundo lugar, cuando usa la palabra push, necesita definir su declaración más claramente. Las partículas de luz tienen impulso, transfieren ese impulso al objeto que golpean, la cantidad de impulso que transfieren al objeto depende no solo de la cantidad
Pero también en el área del objeto en cuestión. Para responder a la pregunta, necesitamos saber el tamaño de la vela solar.

Así que no puedo responder a tu pregunta, pero tú puedes. Encuentre la fracción del área de la esfera superficial de radio de 1000000 millas que ocupa su vela solar. Multiplique eso por la cantidad total de luz emitida para encontrar la cantidad de luz que recibe la vela. Encuentra el impulso promedio de la luz. Ese impulso al golpear la vela actúa como la fuerza que estás buscando.

Depende de la actitud y el tamaño de la vela y de cuán buena sea la reflectividad, pero generalmente puede esperar obtener aproximadamente el 90% de la fuerza máxima teórica si la vela está orientada perpendicularmente a la radiación solar.

La fuerza máxima teórica es [matemática] 9.08 \ mu [/ matemática] N / m [matemática] ^ 2 [/ matemática] en el radio de la órbita de la Tierra. A 1,000,000 millas, la ley del cuadrado inverso hace que sea aproximadamente 0.07 N / m ^ 2, corrigiendo la eficiencia, que no parece mucho, pero con una gran vela de, digamos, 1,000,000 m ^ 2 (1 km cuadrado) le daría Un respetable 70,000 N de empuje continuo.

Eso significa una aceleración del orden de 1 g, si la carga útil y la vela juntas tienen una masa de no más de 7000 kg.

Esto se reduce cuando no viaja directamente hacia el sol, por supuesto.

More Interesting

¿Por qué un cuerpo rígido gira sobre su centro de masa cuando se detienen las fuerzas externas?

¿Cómo comenzaría una Hypernova?

¿Qué es la teoría de la estrella binaria Nemesis?

¿Por qué el sol poniente parece más grande cerca del ecuador?

¿Cómo podrían los trisolaranos avanzados no darse cuenta de que había un planeta habitable a solo 4,2 años luz de distancia, utilizando técnicas astronómicas?

Cuando observo un sistema estelar binario a través de un telescopio, ¿es la distancia que veo entre el par la distancia real que los separa en su sistema?

¿Es el universo actual más grande en el interior que en el universo pasado exterior?

¿Por qué llamamos al objeto más brillante de los cuásares del universo? ¿No son los cuásares núcleos galácticos activos, con los chorros apuntando en ángulo? ¿Por qué nos referimos a los cuásares tan generalmente cuando son tan específicos como los blazars?

¿Dónde se originan los chorros que salen de algunos agujeros negros? ¿Se originan en algún lugar fuera del borde del horizonte de eventos o dentro del agujero negro mismo?

¿Por qué las estrellas no colapsan sobre sí mismas?

¿Las estimaciones de la edad del universo variarían si midiéramos desde una ubicación muy diferente?

¿Es posible que la luz se doble cerca de un objeto masivo debido a la densidad del gravitón?

¿Cuál es el significado del arado y las estrellas?

¿Se acepta la teoría del espacio éter (éter)?

¿Qué sucederá si empujamos a Venus a una órbita más alejada del Sol para que se enfríe, como en algún lugar entre la Tierra y Marte?