Springen naar inhoud

'Lichtzeilen'


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Piettyboy

    Piettyboy


  • 0 - 25 berichten
  • 5 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 04 januari 2014 - 00:03

Dit kan misschien een heel domme vraag lijken, maar is het mogelijk om wanneer men een zeil kan maken dan het licht helemaal niet doorlaat, men zich met behulp van het licht, net zoals wind bij een echt zeilschip doet, kan verplaatsen? Of bestaat licht helemaal niet uit deeltjes die een zeil kunnen voortduwen?

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Benm

    Benm


  • >5k berichten
  • 8787 berichten
  • VIP

Geplaatst op 04 januari 2014 - 03:06

Dat is zeker mogelijk, google verder op 'solar sail' of iets dergelijks. Reflecterende ontwerpen werken meestal beter dan zwarte - zoek maar uit waarom dat het geval is :)
Victory through technology

#3

Piettyboy

    Piettyboy


  • 0 - 25 berichten
  • 5 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 04 januari 2014 - 11:16

Heb je da geen problemen om terug naar de aarde te keren als je tegen de richting van de zon in moet dan?

#4

kwasie

    kwasie


  • >250 berichten
  • 348 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 04 januari 2014 - 13:35

Je zult dan ondanks dat de zon veel meer licht geeft,
meer lichtopname van de aarde moeten hebben dan van de zon.

#5

Michel Uphoff

    Michel Uphoff


  • >5k berichten
  • 5374 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 04 januari 2014 - 16:20

Heb je da geen problemen om terug naar de aarde te keren als je tegen de richting van de zon in moet dan?


Volkomen 'tegen de wind' inzeilen is inderdaad onmogelijk. Maar stel je een zonnezeil voor dat in een baan om de Zon draait. Zie schetsje.

Image1.jpg

Het zonnezeil draait in een baan om de Zon tegen de klok in. Dan kan je het zeil zo kantelen dat de snelheid toeneemt (A) en de baan dus wijder wordt, of zo dat de fotonendruk de omloopsnelheid afremt, en de baan dus kleiner wordt (B).

Zie bijvoorbeeld deze site
Motus inter corpora relativus tantum est.

#6

Piettyboy

    Piettyboy


  • 0 - 25 berichten
  • 5 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 04 januari 2014 - 16:29

En wanneer je een windbron en een windscherm op 1 schip bevestigd zal je schip niet van bewegingstoestand veranderen, maar geld dit ook voor een lichtbron en een solar sail? Want wanneer ik zaklamp vast heb voel ik geen druk op mijn hand, waar dit bij een ventilator of dergelijke wel zo is...

#7

Michel Uphoff

    Michel Uphoff


  • >5k berichten
  • 5374 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 04 januari 2014 - 17:01

Er zijn inderdaad wel gedachten over een lichtzeil en een lichtbron (laser) in de link die ik gaf komt dit ook ter sprake. Overigens is de 'stuwkracht' van een zaklamp heel veel te klein om gevoeld te worden.

Je zou in eerste instantie denken dat zo'n schip niet sneller zou gaan vanwege tegengestelde krachten, maar omdat het zeil de verplaatsende luchtmassa omkeert, blijft er wel degelijk een netto kracht over. Een zeilboot kan dus ook vooruit gaan op de kracht van een ventilator aan boord. Zie dit Mythbusters filmpje:

Motus inter corpora relativus tantum est.

#8

Piettyboy

    Piettyboy


  • 0 - 25 berichten
  • 5 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 04 januari 2014 - 18:55

Het lijkt me wel vrij onwaarschijnlijk dat men echt met lichtsnelheid of zelfs maar iets in de buurt zou kunnen reizen mbv een solarsail?

#9

Michel Uphoff

    Michel Uphoff


  • >5k berichten
  • 5374 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 05 januari 2014 - 01:34

Je kan wel inschatten wat in de buurt van de Aarde de lichtdruk per vierkante meter is:

De aarde ontvangt van de Zon ongeveer 1300 Watt per vierkante meter.
Als we aannemen dat het zonnezeil perfect vlak is, alles terugkaatst, en altijd loodrecht op de invallende fotonen staat, dan is de druk per vierkante meter 2E/c = 2600/300.000.000 = 8,6*10-6 N/m2 (8,6 micro Pascal).

Nemen we een zonnezeil van 100 bij 100 meter, dan kan dus een maximale stuwkracht van ongeveer 0,086 Newton verwacht worden. Dat is erg weinig. Bij een massa (zeil en payload) van een ton bijvoorbeeld, kan een maximale versnelling van (f=m.a) 0,086 mm/s2verwacht worden. Toch zou als je even rekent een dergelijke versnelling al na 10 jaar een afgelegde weg van 4 miljard kilometer op lijken te leveren en een snelheid van bijna 30 km/s.

Maar, zo werkt het niet.

Die versnelling blijft geen 0,086 mm/s2 en een baan in een rechte lijn van de Zon af is niet mogelijk. Het wordt een spiraalbaan en met het groter worden van de diameter van die baan, neemt de snelheid van het zonnezeil weer af (kinetische energie wordt omgezet in potentiële energie). Ter vergelijking: Als je Pluto wilt bereiken in plaats van Mars moet je veel meer stuwkracht ontwikkelen, dat is wel duidelijk. Maar de baansnelheid van Pluto ligt met ruwweg 5 km/s een stuk lager dan de 24 km/s van Mars. Zo zal ook ons lichtzeil om de grote afstanden tot de Zon (gravitationele potentiële energie) te bereiken behoorlijk aan baansnelheid (kinetische energie) inboeten.

En hierbij komt dat hoe verder van de Zon, hoe lager de lichtdruk is. Die neemt af met het kwadraat van de afstand. Op 4,5 miljard kilometer van de Zon (in de buurt van Neptunus) is die druk nog maar 1/900 van die bij de Aarde, dus is daar de maximale versnelling dan nog wat minder dan 0,0001 mm/s2

Gaan we almaar spiralend nog verder het heelal in, dan zal op een gegeven moment de stralingsdruk van de Zon zoveel afnemen, dat die van de dichtsbijzijnde ster belangrijk(er) wordt. Dat hoeft niet te betekenen dat het zonnezeil tot stilstand komt, want met het verstandig manipuleren van de hoek van het zeil zou je na diverse steeds grotere banen om de Zon het zeil laten invangen door de zwaartekracht van de ster.

Als de hoek aangepast wordt zoals een zeiler dat met variërende windrichtingen doet, kan het lichtzeil in een baan om de andere ster 'overstag gaan' daarvan stuwvermogen van de ster ontvangen. Samen met handig gebruik van gravity assist klik (*1) zou je zo al laverend tussen planeten en sterren steeds verder kunnen komen, en uiteindelijk behoorlijke snelheden kunnen halen.

Maar echt hoge (relativistische) snelheden lijken mij praktisch uitgesloten, en een interstellaire reis zou door alle enorme omwegen ongehoord lang duren. Binnen het zonnestelsel zijn dit soort reizen wel met een afzienbare reisduur te realiseren.

(*1) Genoemde gravity assist, wordt in de ruimtevaart veelvuldig gebruikt. De Voyager sondes bijvoorbeeld, zouden zonder het gebruik maken van deze zwaartekrachtslingers nooit het zonnestelsel kunnen verlaten, en vrijwel iedere sonde die ver het zonnestelsel in moet reizen, maakt er gebruik van.

Motus inter corpora relativus tantum est.

#10

Benm

    Benm


  • >5k berichten
  • 8787 berichten
  • VIP

Geplaatst op 05 januari 2014 - 03:48

Je zou in eerste instantie denken dat zo'n schip niet sneller zou gaan vanwege tegengestelde krachten, maar omdat het zeil de verplaatsende luchtmassa omkeert, blijft er wel degelijk een netto kracht over. Een zeilboot kan dus ook vooruit gaan op de kracht van een ventilator aan boord. Zie dit Mythbusters filmpje:


Vraag is wellicht of een zeil dan nog enig nut heeft. Je kan beter die fan gewoon op de achterkant zetten en daarmee direct je voorstuwing regelen - iets dat niet heel ongebruikelijk is voor "boten" die men in de everglades etc gebruikt om in zeer ondiep water te varen.

In de ruimte is dat overigens niet per se anders, je kunt gerust een lamp gebruiken als bron van voortstuwing. Uiteraard is dat effect niet heel groot - zaklampen hebben geen merkbare terugslag - maar gegeven een wrijvingsarme omgeving en voldoende tijd kun je best vaart maken met slechts een zaklamp als motor.
Victory through technology

#11

Michel Uphoff

    Michel Uphoff


  • >5k berichten
  • 5374 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 05 januari 2014 - 12:57

kan beter die fan gewoon op de achterkant zetten


Natuurlijk. Dat merken de Mythbusters dan ook op. Het ging hun om de mythe dat je een zeilschip niet op deze zou kunnen voortstuwen, een gedachte die TS ook had.
Motus inter corpora relativus tantum est.





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures