Entscheidend für die Nutzbarkeit ist der Impulsfluss pro m2 also Impuls pro Sekunde und Quadratmeter (= Newton pro Quadratmetr, 1 Newton entspricht etwa der Gewichtskraft einer 100g Schokoladentafel), den der entsprechende Partikelstrom Photonen oder Protonen mitbringt. Die Elektronen des Sonnenwinds sind 1500 mal leichter und müssen hier nicht berücksichtigt werden.
Für die Protonen des Sonnenwinds gilt folgendes:
In Erdentfernung von der Sonne gibt es 1E7 (10 Millonen) Protonen pro Kubikmeter, die mit 470 km/s fliegen. D.h. auf jeden Quadratmeter Sonnensegels treffen 4.7E12 (4.7 Billionen) Protonen pro Sekunde. Die fuer die Kraftwirkung entscheidende physikalische Groesse - ist der durch die Teilchen uebertragene Impuls p (p = Teilchenmasse mal Geschwindikeit) pro Zeitintervall und Quadratmeter. Fuer die Protonen - jedes von ihnen ist 1.7E-27 kg schwer - des Sonnenwinds ergibt sich so 4.7E12*470'000*1.7E-27 = 3.7E-9 kg/m/s^2 = 3.7 Nanonewton pro m2
Nach den Physiklehrbuechern (z.B. Paul A. Tipler, "Physik", Seite 1005) ist der Strahlungsdruck (Druck = Kraft pro Quadratmeter) für das Licht die Intensitaet (in Watt pro Quadratmeter) geteilt durch die Lichtgeschwindigkeit in Metern pro Sekunde (m/s). In der Entfernung der Erde von der Sonne bestrahlt die Sonne jeden Quadratmeter mit einer Leistung von 1350 Watt. Somit ergibt sich bei einer Lichtgeschwindigkeit von ca. 3E8 m/s eine Kraft von = 4.5E-6 N/m2 = 4.5 Mikronewton pro Quadratmeter Sonnensegel.
Fazit: Die Kraft des Lichts auf ein gegebenes Sonnensegel ist 1000x groesser als die Kraft, die der Sonnenwind verursacht, da die Teilchendichte des Sonnenwinds und die Solarkonstante quadratisch zur Entfernung zur Sonne abnehmen, gilt für jede Stelle im Sonnensystem dieser Unterschied. Für reflektierende Flächen, wie das wohl für ein Sonnensegler der Fall wäre, ist die Kraft des Lichts sogar noch doppelt so gross wie für absorbierende Flächen, in Erdentfernung von der Sonne sind das also 9 Newton pro Quadratkilometer (= eine Million Quadratmeter) Segelfläche.
Siehe auch Solar Sail Homepage,die auch die oben stehende Ueberlegung bestaetigt.
[Links nur für registrierte Nutzer]