Солнечный ветер как ракетный двигатель?

[f01001]

  Спрошу прямо: в какой мере световое давление может использоваться в качестве, т.с. движка? Может ли ракета двигаться за счет этого с приличными скоростями?

[unf]

Читал я в детстве книжку под названием "Фантастика 76", так вот в этой книжке в одном из рассказов описывался проект космического корабля который должен был за 50-60 лет долететь до Сириуса, помоему, но точно не помню, провести там некоторые исследования и вернутся обратно. Конструкция была конечно супер грандиозной но не противоречила законам известной нам физики. Если интересно наверно смогу отсканировать текстить и выложить где-нибудь на сайтике...

[ing]

Солнечный парусник вполне серьезно рассматривается как средство передвижения по крайней мере до орбиты марса, в одном ряду с другими двигателями малой тяги (ионными, плазменными и т. д.). Что касается литературы, у Кларка  есть замечательный рассказ "Солнечный ветер". ing.

[Diletant]

 "Там, где есть горизонт-парус ему судья.

                                          Иосиф Бродский.

На Форуме уже идет оживленная дискуссия о возможности применения космического паруса для полетов к ближним звездам. Где-то по весне в печати мелькнула заметка о разработке институтом им. Бабакина такого паруса для НАСА
(за достоверность не ручаюсь), но в любом случае-идея витает в воздухе. Мера давления (по житейским понятиям) краине мала, а вот время действия этого давления может быть очень долгим. Чисто интуитивно смею предположить, что современные технологии позволят создать парус площадью в 10 км.кв. с суммарной массой паруса и аппарата, позволяющей достичь ускорения 0,01g. И через месяц ето будет, ето будет (ох меня легче зарезать, чем заставить посчитать)- бешеная скорость. А если каждому еще динаму... т.е. я хотел сазать, если лазерами дополнительно воспользоваться, то вполне реально автоматическому зонду
за год полета придать скорость 0,01С. На большее сейчас увы расчитывать трудно.

[bob]

Солнечный ветер - очень хилый ветер. Никуда не годится.

[Анатолий Волчков]

Солнечный ветер - очень хилый ветер. Никуда не годится.

Давление света от Солнца заметно влияет на движение ИСЗ, межпланетных кораблей. Теории движения этих объектов обязательно учитывают фактор давления света, иначе получаются значительные ошибки.

Если бы не было давления света, люди не наблюдали бы такого феерического небесного явления как кометы. Именно давление света разгоняет газы и пыль, окружающие ядро кометы и уносит их на миллионы километров, создавая хвост кометы.

Так что, иногда величина давления света Солнца не такая уж и хилая!

[an1440]

позволяющей достичь ускорения 0,01g. И через месяц ето будет, ето будет (ох меня легче зарезать, чем заставить посчитать)- бешеная скорость.

А как все-таки может выглядеть механика такого полета?
Обычный (!) межпланетный корабль добирается до орбит внешних планет, увеличивая свою ОРБИТАЛЬНУЮ скорость вокруг Солнца, до внутренних - уменьшая.
Солнечный же парус будет пытаться "отодвинуть" корабль от Солнца, не меняя его орбитальной скорости. При этом в лучшем случае давление на парус уравновесится с силой тяготения, и все сооружение будет вращаться вокруг Солнца чуть-чуть дальше орбиты Земли. Разгоняться же "поперек" ветра не так просто. На обычный парусник для этого должна действовать кроме ветра еще и сила сопротивления воды, которой в космосе вроде как нет...

[Sergey]

   Чего тут считать? За месяц такой к.а. с таким бешеным ускорением разгонится до V=26км/с, что уже оч. неплохо и пройдет всего-то 33,5 млн км, что недостаточно для того, чтобы поток солнечного ветра заметно ослаб(т.е. разгоняться и дальше он будет вполне благополучно). 0,01 с для вас мало? "На большее рассчитывать трудно", вот так да! Это же огромная скорость, да еще и полученная на халяву!
   Вопрос только где вы взяли такую цифру в 0,01 м/с2?

[Анатолий Волчков]

Разгоняться же "поперек" ветра не так просто. На обычный парусник для этого должна действовать кроме ветра еще и сила сопротивления воды, которой в космосе вроде как нет...

Если зеркальный парус поставлен под углом 45 градусов к Солнцу, вектор силы давления будет направлен примерно по нормали к поверхности паруса (при коэффициенте отражения паруса, близком к 1).  Естественно, появится и орбитальная составляющая силы, которая и будет изменять скорость «поперек» направления на Солнце.

[Diletant]

Читал когда-то давно н.ф.рассказ о гонках космических парусников вокруг Земли. Признаюсь-впечатляет.
Ускорение парусника зависит от массы и в принципе может быть и 0,01g. В начале аппарат будет выведен на гелиоцентрическую орбиту с линейной скоростью V0. Допустим, парус придал ему строго-радиальную скоростьV1.
Суммарная скорость (сложение векторов) будет больше V0 и выведет аппарат на более удаленную орбиту, где превратится в строго-линейную скорость. Т.е. для удаления от Солнца парус можно поставить по ветру. А вот чтобы уменьшить линейную скорость, парус точно, под углом придется ставить, но сделать это будет сложней чем кажется. Плоский парус, даже на лодке не может сам выравнивать курс по ветру, другое дело-парус пузырем-спинакер. Но форму этот пузырь, при боковых заходах ветра держит благодаря плотности воздуха. А вот солнечный "воздух" плотности не имеет и, зайдя на наветреный край паруса начнет заворачивать его внутрь.
Похоже, пространственная ориентация подобных конструкций будет нелегкой задачей. Другим бичем пректировщиков, именно в прямом смысле, станут колебательные процессы в стропах. Для демпфирования придется применять дополнительные массы, что эффективности понятно не прибавит.

[an1440]

Если, находясь на орбите Земли, развернуть парус, перпендикулярно направлению на Солнце - давление солнечного ветра (и света) должны вычесться из силы тяготения. При этом та точка примерно круговой орбиты, где находится в данный момент аппарат, превратится в перигелий новой орбиты, уже эллиптической (сила тяготения по мере удаления от Солнца убывает не совсем по такому закону, как давление солнечного ветра, но все равно должно получиться что-то подобное).
Аппарат будет двигаться по эллипсу, периодически возвращаясь на "старое место". А чтобы зафиксировать его на более "высокой" орбите (круговой) - все равно потребуется импульс касательной к орбите силы.
Может я , конечно, что-то и не так представляю. Хорошо бы попытаться смоделировать процесс...
А вот чтобы поставить парус под углом к ветру - его потребуется сделать жестким, то есть использовать деревянную "мачту", "реи", такелаж из пеньковой веревки и т.п. (не из железной же трубы делать!). А такая конструкция будет довольно "весомой".
Хотелось бы сразу предостеречь любителей растягивать паруса центробежной силой: в таком случае получится плоскость, неподвижная в пространстве, то есть вращающаяся относительно Солнца.

[Sergey]

   Во первых, сам вопрос темы поставлен неправильно - солнечный ветер не может быть "двигателем" "ракеты", как не может считаться обычный ветер "двигателем" корабля. Двигать двигает, но двигателем не является.
   Во-вторых, как я понимаю, солнечный парус хорош  для межзвездных сообщений, где сложные "морские" маневры ни к чему. Двигается такой к.а. себе по прямой от звезды к звезде, набирая скорость у одной и тормозя у другой, за счет своих парусов. Затормозил, опустил паруса и занялся исследованиями звездной системы. Наисследовался, поднял паруса и опять его понесло... Перекати-поле.

[Alien]

А ещё про это есть

Тема: Humanity's First Starship

в разделе "Вселенная, Жизнь, Разум".

[Diletant]

Я в предыдущем своем сообщении несколько поспешил с выводом об увеличении линейной скорости. Теперь по порядку, с учетом замечания о разнице изменения тяготения при увеличении радиуса орбиты (квадратичная зависимость) и давления света (меньшая степень, т.к. Солнце не точечный источник). Эта разность мала, но все же будет "ощущаться" до границ Солнечной системы, где орбита практически стабилизируется. Для определенных видов устройств (радиомаяки, ретрансляторы) это именно необходимо, равно как и естественная в данном случае ориентация аппарата на Солнце. Солнечный парус можно будет использовать как отражатель радиоволн и наверняка как солнечную батарею.
 

[an1440]

...до границ Солнечной системы, где орбита практически стабилизируется...

Но что все-таки значит - "стабилизируется"? Получится кометоподобная орбита, с периодическим возвращением к орбите земли. Да и то, только в том случае, если удастся создать ооооочень большоооое отношение площади к массе, чтобы оставшаяся разность гравитации и "ветрового" давления позволила аппарату с начальной скоростью Земли по орбите забраться достаточно высоко.

[Diletant]

Уважаемый an 1440 ! Пока наверное нет смысла определять численные соотношения, надо точно определить принцип.
Тело переходит с круговой орбиты на элиптическую, получив радиально направленый импульс. В нашем же случае радиальная сила действует постоянно и (если пренебречь уменьшением силы тяжести) просто переводит тело на более удаленную орбиту, не меняя его линейной скорости. При учете всех составляющих, конечная орбита определяется массой, площадью паруса и законом отношения линейных скоростей тел к радиусам их орбит.  

[Sergey]

   Уважаемый Diletant, что-то я не очень понимаю о каких орбитах идет речь. Предположим к.а. вначале действительно будет двигаться по орбите, но о какой орбите может идти речь при скоростях скажем в 26 км (достижение которой вы обещали за месяц)? Каким образом тело, имеющее такую скорость сможет вернуться к Солнцу?

[Diletant]

"В космосе самый глубокий выдох не гарантирует вдоха,
 уход-возврата..."
                                                    Иосиф Бродский.

Уважаемый Sergey! Я никогда не обещал вернуться к Солнцу.

 "Понять-значит объяснить."
                                                  Изречение древних.

Орбиты рассматриваются только для наглядного представления принципа. Аппарат будет удаляться от Солнца по спиральной траектории. Похоже заминка в нашей дискуссии,-от нечеткого представления о скорости тела на орбите. И вот что я за ночь наизмышлял. Тело, увеличив линейную (орбитальную) скорость, перейдет на удаленную орбиту, уменьшив при этом свою л. (орб.) скорость.
Проерить это можно четырьмя способами.
 1. Поверить мне.
 2. Вывести из третьего закона Кеплера.
 3. Сравнить л.с. например Земли и Сатурна.
 4. Нарисовать две конц. окр.,увеличить вектор л.с. вдвое, перенести на внешнюю окр. и разложить.

[Sergey]

   При скорости набора в 24 км/с в месяц, да и при на порядок  меньшей, спирали не будет, а будет гипербола.

[an1440]

Ещще раз - по спирали - только при наличии тангенциальной составляющей ускорения. Косой парус. Деревянная иачта. Деревянные реи. Пеньковый такелаж.