Per migliaia di anni, tratto dell'umanità in tutto il mondo è stato arricchito con vele. Ora quasi tutti i viaggi sono alimentato dalla combustione di combustibili fossili, che spinge più veloce del vento. Ma alcune petroliere sono ora utilizzando vele per ridurre la quantità di combustibili fossili che bruciano. La stessa logica vale per veicoli spaziali. Poiché non è facile ottenere carburante fuori dalla superficie della terra, o a buon mercato, vi è crescente interesse nell'uso di vele solari per guidare la luce del sole attraverso il sistema solare. La procedura seguente è progettata per quelli con competenze di matematica avanzata.
Istruzioni
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Determinare l'area della vela solare. Un buon punto di partenza sarebbe un chilometro quadrato-1 (10 ^ 6 mq) vela.
• Determinare la riflettività della vela. Un nero, completamente assorbente vela avrebbe una riflettività del 0 per cento, mentre un riflettore perfetto avrebbe una riflettività del 100 per cento. In questo esempio, prendere una riflettività del 90 per cento.
• Determinare il flusso solare alla distanza dal sole in cui opererà la vostra vela. Il flusso solare è la densità di energia della luce solare. In questo esempio, mettere la vela alla stessa distanza dal sole come la terra. La densità di energia c'è circa 1350 Joule per metro quadrato al secondo. Per calcolare per altre distanze dal sole, moltiplicare 1350 volte (raggio orbitale di distanza/terrestre) ^ 2.
• Calcolare la quantità di moto della luce del sole a vostro selezionata distanza dal sole. La quantità di moto è l'energia diviso per la velocità della luce. Per questo esempio, la quantità di moto sarebbe 1350 / 3.0 x 10 ^ 8 = 4,5 x 10 ^-6 kg-m/s.
• Calcolare la forza sopra la vela tutta. La forza è uguale alla variazione di quantità di moto. Se la luce viene assorbita, quindi il cambiamento di quantità di moto è uguale alla quantità di moto dei fotoni calcolata nel passaggio precedente volte l'area della vela. Se la luce è riflessa indietro, quindi il cambiamento di quantità di moto è uguale a due volte la quantità di moto nel passaggio precedente. Per le situazioni in mezzo, la forza è uguale alla quantità di moto della luce times (1 + riflettività), dove la riflettività è stata determinata nel passaggio 2.
Per esempio, forza = light_momentum (superficie velica) (1 + riflettività)
Così la forza = 4,5 x 10 ^ -6 10 ^ 6 (1 + 0,9) = 8,55 Newton.