Свет падает на объект. Он передает энергию. Он также переносит импульс. Когда электромагнитное излучение попадает на поверхность, оно создает физическое толкающее усилие. Это давление излучения. Эффект обычно пренебрежимо мал. Луч света падает на вашу руку, но она не движется. Но независимо от масштаба, законы физики остаются неизменными.
Механизм прост. Когда поверхность поглощает излучение, она также поглощает импульс. Давление равно скорости передачи импульса. Эффект удваивается, когда поверхность отражает свет. Фотоны отскакивают обратно. Они меняют направление. Это изменение движения создает силу в два раза большую. Представьте, что вы бросаете теннисный мяч в стену, versus вдавливаете его в стену. Отскоки оказывают большее воздействие.
Излучение Солнца — это непрерывный поток фотонов. Солнечный свет создает незначительное давление. Астронавты этого не замечают. Инженеры часто игнорируют это в стандартных расчетах. Но в космосе вакуум. Нет трения, которое ослабляло бы малые силы. Накопление усилий на протяжении многих лет дает результат лишь за несколько шагов.
Этот принцип делает возможными солнечные паруса. Это теоретическая система тяги. Используется большое отражающее полотно. Эти паруса улавливают солнечный свет. Давление толкает космический аппарат вперед. Топливо не требуется. Солнце обеспечивает тягу. Расчеты показывают, что достаточно большой парус мог бы доставить космический аппарат через всю Солнечную систему. Он движется под давлением звездного света.
Почему это важно? Обычные ракеты несут топливо. Топливо — это груз. Носить топливо означает нести еще больше топлива, чтобы поднять это топливо. Это тирания ракетного уравнения. Солнечные паруса обходят это ограничение. Они зависят от неисчерпаемых ресурсов. Они могут продолжать ускоряться. Первый переход займет некоторое время. Однако расстояние бесконечно.
Эта концепция не нова. Иоганн Кеплер наблюдал, как хвост кометы направлен от Солнца. Он предположил наличие давления света. Он оказался прав. Современная физика подтверждает это. Давление реально. Его можно измерить. Оно просто слабое.
Технологии догоняют. Наука о материалах продвинулась. Вы можете сделать паруса легче. Вы также можете сделать их больше. Чем тоньше материал, тем лучше эффект отражения. Он также легкий. Соотношение площади поверхности к массе увеличивается. Это важный показатель. Чем выше соотношение, тем выше ускорение.
Текущие проекты пробуют силы. Некоторые спутники используют небольшие паруса для управления ориентацией. Они ориентируются. Они не изменяют орбиту значительно. Пока что. Полномасштабная тяга все еще находится на экспериментальной стадии. Проблема механическая. Распространить парус размером с футбольное поле в вакууме космоса сложно. Материал должен выдерживать радиацию. Они не должны рваться. Они должны оставаться отражающими.
Если это будет решено, последствия будут огромными. Станут возможными миссии к внешним планетам. Время в пути сократится. Стоимость снижается. Отсутствие топлива означает меньшую массу при запуске. Мы можем отправить больше массы к далеким мирам. Можно исследовать пояс Койпера. Также возможно покинуть Солнечную систему.
Солнце — это толкатель. Все питается светом. Все, что вам нужно сделать, — это сделать вашу руку достаточно большой, чтобы схватить его.
