Science >> Wetenschap >  >> Fysica

Hoe lichte voortstuwing zal werken

Lichte aandrijving is een theoretische methode om ruimtevaartuigen voort te stuwen met behulp van de impuls van licht. Het is een vorm van elektromagnetische voortstuwing, waarbij de kracht van elektromagnetische velden wordt gebruikt om objecten voort te stuwen.

Lichtaandrijving werkt door licht van een spiegel te reflecteren. Het licht oefent een kracht uit op de spiegel, die op zijn beurt het ruimtevaartuig voortstuwt. De hoeveelheid kracht die wordt uitgeoefend is evenredig met de intensiteit van het licht en het oppervlak van de spiegel.

Eén manier om licht te genereren voor lichtaandrijving is het gebruik van een laser. Lasers kunnen zeer intense lichtstralen produceren, waarmee een grote hoeveelheid kracht kan worden gegenereerd. Een andere manier om licht te genereren is door gebruik te maken van een zonnezeil. Zonnezeilen zijn grote, dunne vellen materiaal die aan één kant reflecterend zijn. Wanneer zonlicht op het zeil valt, oefent het een kracht uit op het zeil, waardoor het ruimtevaartuig wordt voortgestuwd.

Lichte voortstuwing heeft een aantal potentiële voordelen ten opzichte van andere voortstuwingsmethoden. Ten eerste is het zeer efficiënt. Licht heeft geen massa en heeft dus geen brandstof nodig om voortgestuwd te worden. Ten tweede is de lichte voortstuwing erg snel. Licht reist met de snelheid van het licht, wat de hoogst mogelijke snelheid in het universum is. Ten derde is de lichte voortstuwing zeer stil. Licht produceert geen geluid en kan dus worden gebruikt bij stealth-missies.

Lichte voortstuwing kent echter ook een aantal uitdagingen. Ten eerste is licht erg zwak. Dit betekent dat er een grote hoeveelheid licht nodig is om een ​​aanzienlijke hoeveelheid kracht te genereren. Ten tweede is lichte voortstuwing zeer moeilijk te controleren. De richting van de kracht die door licht wordt uitgeoefend, kan moeilijk te controleren zijn, wat het manoeuvreren van een ruimtevaartuig lastig kan maken. Ten derde is lichte voortstuwing zeer gevoelig voor atmosferische weerstand. Dit betekent dat lichte voortstuwing alleen in de ruimte kan worden toegepast.

Ondanks deze uitdagingen is lichte voortstuwing een veelbelovende technologie voor toekomstige ruimtemissies. Het heeft het potentieel om een ​​zeer efficiënte, snelle en stille voortstuwingsmethode te bieden.

Hier is een meer gedetailleerde uitleg van hoe lichte voortstuwing werkt:

1. Licht wordt uitgezonden door een bron, zoals een laser of een zonnezeil.

2. Het licht valt op een spiegel of een zonnezeil.

3. Het licht oefent een kracht uit op de spiegel of het zonnezeil, waardoor het ruimtevaartuig wordt voortgestuwd.

4. De hoeveelheid kracht die wordt uitgeoefend is evenredig met de intensiteit van het licht en het oppervlak van de spiegel of het zonnezeil.

De volgende vergelijking kan worden gebruikt om de kracht te berekenen die door licht wordt uitgeoefend:

```

F =2P/c

```

Waar:

* F is de kracht in Newton

*P is het vermogen van het licht in watt

* c is de lichtsnelheid in meter per seconde

Een laser met een vermogen van 10 kilowatt kan bijvoorbeeld een kracht uitoefenen van 222 Newton. Dit is genoeg kracht om een ​​klein ruimtevaartuig voort te stuwen.

Lichte voortstuwing is een zeer efficiënte voortstuwingsmethode. Licht heeft geen massa en heeft dus geen brandstof nodig om voortgestuwd te worden. Dit betekent dat lichte voortstuwing zeer hoge specifieke impulsen kan bereiken. Specifieke impuls is een maatstaf voor hoe efficiënt een raketmotor is. Het wordt gedefinieerd als de hoeveelheid stuwkracht die een motor kan produceren per eenheid drijfgas. Hoe hoger de specifieke impuls, hoe efficiënter de motor.

Lichte voortstuwing heeft ook het potentieel om erg snel te zijn. Licht reist met de snelheid van het licht, wat de hoogst mogelijke snelheid in het universum is. Dit betekent dat lichte voortstuwing kan worden gebruikt om ruimtevaartuigen tot zeer hoge snelheden voort te stuwen.

Lichte voortstuwing kent echter ook een aantal uitdagingen. Ten eerste is licht erg zwak. Dit betekent dat er een grote hoeveelheid licht nodig is om een ​​aanzienlijke hoeveelheid kracht te genereren. Ten tweede is lichte voortstuwing zeer moeilijk te controleren. De richting van de kracht die door licht wordt uitgeoefend, kan moeilijk te controleren zijn, wat het manoeuvreren van een ruimtevaartuig lastig kan maken. Ten derde is lichte voortstuwing zeer gevoelig voor atmosferische weerstand. Dit betekent dat lichte voortstuwing alleen in de ruimte kan worden toegepast.

Ondanks deze uitdagingen is lichte voortstuwing een veelbelovende technologie voor toekomstige ruimtemissies. Het heeft het potentieel om een ​​zeer efficiënte, snelle en stille voortstuwingsmethode te bieden.