Zonnestralen bundelen als voortstuwing

erik998

Hallo

Ik hoor vaak dat ze zonnestralen willen bundelen om zo voort te bewegen in de ruimte.

Maar hoe zou dat precies gaan dan, zou iemand mij dat uit kunnen legen.

ps let aub niet op spelfouten

Alvast bedankt

Jan van de Velde

Het gaat er niet om zonnestralen te bundelen, maar om ze te laten weerkaatsen tegen een (heel groot) spiegelend zeil.

http://nl.wikipedia.org/wiki/Zonnezeil

http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_sail

erik998

Hey bedankt ik heb het ongeveer een beetje gelezen ( ben niet goed in engels ) .

Maar zo als ik het begrijp willen ze ook een lazer daar op gaan zetten om zo voort te bewegen denk dat het wel de toekomst woort

PS let aub niet op spelfouten

eensteen

Hoe kan licht voor voortstuwing zorgen? Ik las dat licht enige druk uitoefent op een al of niet spiegelend zeil

Fotonen hebben geen massa maar wel een impuls dat zou dan worden omgezet in enige druk op dat zeil.

Is er dan ook sprake van terugslag van de bron van waaruit het licht voortkomt? Zo ja dan kun je het zeil achterwege laten, en kunnen volstaan met een soort "raketmotor"van waaruit een zeer sterke (laser) lichtstraal komt. Zo neen kan kun je vanaf het ruimteschip zelf een sterke lichtbron op het zeil richten. Of...

Jan van de Velde

Is er dan ook sprake van terugslag van de bron van waaruit het licht voortkomt?

Gezien de wet van behoud van impuls, ja. Je kunt het netjes berekenen.

317070

Zo ja dan kun je het zeil achterwege laten, en kunnen volstaan met een soort "raketmotor"van waaruit een zeer sterke (laser) lichtstraal komt.

Het probleem is dat je dan opnieuw brandstof moet meenemen om de laserstraal te maken. Waardoor de laserstraal sterker moet zijn om die extra brandstof te kunnen stuwen, waardoor je nog meer brandstof nodig hebt, enz...

Je wint er zo dus helemaal niets mee, als je een zeil neemt, moet je geen brandstof meenemen, en dat is de grote kracht van een ruimtezeil.

Zo neen kan kun je vanaf het ruimteschip zelf een sterke lichtbron op het zeil richten. Of...

Dat kan dus niet om evidente redenen

Een object kan nooit zichzelf bewegen zonder energie of materie uit te sturen naar zijn omgeving.

jkien

eensteen schreef:Hoe kan licht voor voortstuwing zorgen? Ik las dat licht enige druk uitoefent op een al of niet spiegelend zeil

Fotonen hebben geen massa maar wel een impuls dat zou dan worden omgezet in enige druk op dat zeil.

Is er dan ook sprake van terugslag van de bron van waaruit het licht voortkomt? Zo ja dan kun je het zeil achterwege laten, en kunnen volstaan met een soort "raketmotor"van waaruit een zeer sterke (laser) lichtstraal komt.

Een zeil werkt op zonlicht, dan hoeft de raket geen lichtbron en energie mee te nemen. Dat is een voordeel als men de raketreis goedkoop wil houden. Maar als geld en gewicht voor jou geen probleem zijn dan kun je de raket inderdaad volproppen met lichtbronnen en accu's.

Het heeft geen zin om voor laserlicht te kiezen, monteer gewoon een batterij stadionschijnwerpers op de achterbumper van de raket.

Zo neen kan kun je vanaf het ruimteschip zelf een sterke lichtbron op het zeil richten. Of...

Ja, ongeveer zoals Baron van Münchhausen zich aan zijn haren uit het moeras trok.

(Edit: ik zie dat 317070 me voor was.)

eensteen

Een object kan nooit zichzelf bewegen zonder energie of materie uit te sturen naar zijn omgeving. stelt 317070 en daar ging ik al vanuit maar de snelheid ervan kan de massa ervan navenant doen verminderen vandaar de ionenmotor. Die kan van energie worden voorzien door kernenergie en deeltjes (materie) kunnen misschien ten dele worden gewonnen uit de ruimte zelf Als dat niet kan dan zal er toch voor jaren heel veel brandstof moeten worden meegenomen. Ik weet niet of dat haalbaar is. Is het in principe mogelijk om (de) ruimte te vergroten, te verbuigen of verkleinen? Daar zou je dan een manier van voortstuwing uit kunnen ontwikkelen. Wil ruimtevaart zin hebben dan zul je toch veel sneller moeten kunnen gaan dan nu het geval is.

aestu

eensteen schreef:Hoe kan licht voor voortstuwing zorgen? Ik las dat licht enige druk uitoefent op een al of niet spiegelend zeil

Fotonen hebben geen massa maar wel een impuls dat zou dan worden omgezet in enige druk op dat zeil.

Dat wordt stralingsdruk genoemd. Voor een relativistisch gas van deeltjes hebben we dat

\( p = \frac{1}{3} \epsilon\)

met

\(\epsilon\)

de energiedichtheid.

Maar ik wist niet dat de stralingsdruk in de ruimte zo groot was dat het iets macroscopisch zou kunnen voortduwen.

En wat als je in een void terechtkomt? Dan ben je wel heel erg gezien...

Jan van de Velde

Maar ik wist niet dat de stralingsdruk in de ruimte zo groot was dat het iets macroscopisch zou kunnen voortduwen.

Toch wel. We hebben het overigens niet over een zeiltje van maar een paar m², en we hebben ook geen haast. Versnellingen in de orde van grootte van o,oo.... m/s². Maar als je dat maandenlang volhoudt bereik je toch serieuze snelheden. Als je gaat rekenen, vergeet dan overigens niet dat het effect verdubbelt als je de fotonen niet absorbeert maar reflecteert.

http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_sail#Physics

Onwetend

In dit kader vraag ik me af:

staat de hoeveelheid kracht die een bepaald foton levert door op het object te botsen nu gelijk aan de veranderde golflengte v/h foton na weerkaatsing?

Voor de duidelijkheid:

wanneer een foton tegen het zeil komt, dan zal dit weerkaatsen, daardoor kunnen we het zien.

Als het een donkerblauw zeil is zullen de fotonen een golflengte van blauw licht hebben,

als het een root zeil is zullen de fotonen een golflengte van rood licht hebben,

en als het zeil een spiegel is zullen de fotonen weerkaatsen in de golflengte waarmee ze aankwamen.

Nu heeft rood geloof ik een hogere frequentie dan blauw, waarmee je 'zou kunnen stellen' dat het deeltje harder trilt, en het meer energie heeft.

Is nu de hoeveelheid energie die vrijkomt bij weerkaatsing van het rode licht tegen het blauwe zeil, gelijk aan de hoeveelheid voorstuwende kracht die wordt geleverd?

zo ja, dan zou een spiegelend zeil toch juist inefficient zijn?

Jan van de Velde

Je denkt te moeilijk.

Zet twee personen op identieke karretjes A en B. De karretjes kunnen wrijvingsloos rijden. Met een clubje vrienden ga je vanuit één richting tennisballen gooien naar de personen op de karretjes, naar beide karretjes evenveel en even harde ballen.

Op karretje A moet de persoon de ballen vangen (honkbalhandschoen) en op de kar laten vallen

Op karretje B moet de persoon de ballen tegen een tennisracket terug laten stuiteren

Geval A: na vangst hebben de ballen geen bewegingsenergie meer

Geval B: na stuit hebben de ballen nog steeds een (nagenoeg gelijke) bewegingsenergie

Welk karretje gaat na verloop van tijd het hardst?

eensteen

Poging tot antwoord; logische gezien zou het karretje waar de ballen opblijven harder moeten gaan want alle bewegingsenergie wordt dan overgebracht op de beweging van het karretje. Intuïtief zeg ik echter dat het karretje bij terugkaatsing harder zal gaan maar kan dat dan niet verklaren. De terugkaatsende ballen zullen wel minder snel gaan dat kan niet anders ; je moet bijv. de snelheid van het karretje ervan aftrekken. Gaat hier de vergelijking met een foton niet mank ? want die kan niet minder snel teruggekaatst worden. Als het zeil met een snelheid van de helft van de lichtsnelheid beweegt dan zal het teruggekaatste foton toch een lichtsnelheid behouden hebben terwijl het impuls heeft ingeleverd.(?)

Jan van de Velde

Poging tot antwoord; logische gezien zou het karretje waar de ballen opblijven harder moeten gaan want alle bewegingsenergie wordt dan overgebracht op de beweging van het karretje.

Pas een beetje op met die wet van behoud van energie: er kan ook nog zoiets als warmte ontstaan en zo: Gooi twee even zware kleiballen frontaal tegen elkaar en van twee hoopjes bewegingsenergie blijft nulkommaniks over, een stilliggend klompje klei

Intuïtief zeg ik echter dat het karretje bij terugkaatsing harder zal gaan maar kan dat dan niet verklaren.

Hier klopt je intuïtie want een wet die wél altijd geldt is de wet van behoud van impuls.

De terugkaatsende ballen zullen wel minder snel gaan dat kan niet anders ; je moet bijv. de snelheid van het karretje ervan aftrekken. Gaat hier de vergelijking met een foton niet mank ? want die kan niet minder snel teruggekaatst worden. Als het zeil met een snelheid van de helft van de lichtsnelheid beweegt dan zal het teruggekaatste foton toch een lichtsnelheid behouden hebben terwijl het impuls heeft ingeleverd.(?)

Jawel, maar een foton kan wat een tennisbal niet kan: van frequentie veranderen (van blauw opschuiven naar rood). Zo komt het sommetje toch weer rond.

luc

Dus karretje B gaat harder als ik het goed begrijp ?

Even om wat makkelijker te kunnen typen is de kant waar we heen willen positief.

Mijn verklaring:

A > absorbeert de positieve energie van de bal.

B > absorbeert de positieve energie van de bal, vervolgens omdat er negatieve energie aan de bal wordt gegeven zal er nog meer positieve energie ontstaan om de geproduceerde negatieve energie op te heffen. (er is immers geen wrijving dus om iets te weerkaatsen zal er een energie in de andere richting ontstaan).

DUS: B heeft de meeste positieve energie en zal dus zal de hoogste snelheid bereiken.

klopt dat een beetje ?

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Zonnestralen bundelen als voortstuwing

Zonnestralen bundelen als voortstuwing

Re: Zonnestralen bundelen als voortstuwing

Re: Zonnestralen bundelen als voortstuwing

Re: Zonnestralen bundelen als voortstuwing

Re: Zonnestralen bundelen als voortstuwing

Re: Zonnestralen bundelen als voortstuwing

Re: Zonnestralen bundelen als voortstuwing

Re: Zonnestralen bundelen als voortstuwing

Re: Zonnestralen bundelen als voortstuwing

Re: Zonnestralen bundelen als voortstuwing

Re: Zonnestralen bundelen als voortstuwing

Re: Zonnestralen bundelen als voortstuwing

Re: Zonnestralen bundelen als voortstuwing

Re: Zonnestralen bundelen als voortstuwing

Re: Zonnestralen bundelen als voortstuwing