Durchs All segeln
Heute startet eine Sonde ins All, die allein durch Sonnensegel angetrieben wird. Dies könnte eine Methode für die Zukunft sein.
Hier der Artikel:
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Mal eine Frage, funktioniert das wirklich mit Photonen, wie in dem Artikel beschrieben, oder mit dem Sonnenwind?
Photonen haben doch keine Masse und damit auch keinen Impuls oder?
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Ich glaube gelesen zu haben dass es ausschließlich durch den Sonnenwind angetrieben wird, Photonen haben eben keine Masse, daher muß es der Sonnenwind sein!
When the night is done the sun starts smiling
The ocean kisses the sky and the horizon
It‘s a lovelee dae – and the sun is shining
Everywhere I go – I see children smilin‘
Ich wußte es schon immer: Du bist kein Photon.Zitat von sunbeam
Ab welcher Entfernung kann das Sonnensegel keinen Sonnenwind mehr einfangen, oder ist die Kraft der Sonnenwinde noch Lichtjahre entfernt für einen solchen Antrieb nutzbar?
When the night is done the sun starts smiling
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Kannst Du mal bitte aufhören diesen Thread zu zerstören?
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Die Sonne ist maximal 152,1 Millionen Kilometer von der Erde entfern, die Teilchenkonzentration im Sonnenwind beträgt bei der Erde [5*10 hoch 6] Teilchen pro m³... Wenn sich die Teilchen in konstanter Art und Weise weiter im Raum verteilen und nicht exponentiell außeinanderdriften oder durch Gravitationskräfte größerer Körper, wie zum Beispiel dem Jupiter, gestört werden, naja, dann könnte man das sicherlich ausrechnen.
Wenn meine Frau Klöße zubereitet, dann sind sie leicht und bekömmlich.
Das bedeutet man kann diese Antriebsform nur begrenzt bis zu einer gewissen ENtfernung verwenden, ab dann "segelt" es sich dann mit konstanter Geschwindigkeit, oder?Die Sonne ist maximal 152,1 Millionen Kilometer von der Erde entfern, die Teilchenkonzentration im Sonnenwind beträgt bei der Erde [5*10 hoch 6] Teilchen pro m³... Wenn sich die Teilchen in konstanter Art und Weise weiter im Raum verteilen und nicht exponentiell außeinanderdriften oder durch Gravitationskräfte größerer Körper, wie zum Beispiel dem Jupiter, gestört werden, naja, dann könnte man das sicherlich ausrechnen.
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Innerhalb unseres Sonnensystems reicht der Strahlungsdruck (welcher ja noch den angenehmen Nebeneffekt hat, die tödliche kosmische Strahlung zu bremsen)
Allerdings nimmt der Strahlungsdruck , je weiter man sich von der Sonne entfernt, rapide ab.
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.
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Sofern nicht irgendetwas deinen Weg kreuzt müsste diese Vermutung zutreffen. Bleibt also die Frage nach dem Rückweg.
mfG
Wenn meine Frau Klöße zubereitet, dann sind sie leicht und bekömmlich.
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