人造光源有光壓嗎?光源是否存在反作用力(有關太陽帆的問題懂得進)

人造光源有光壓嗎,如果有發出光源的設備自身會因為發出光源而獲得某種反作用力嗎?
有這樣的問題因為,有人幻想過的通過磁性物質的排斥力或者吸引力的在系統內制造免費動力,當然因為作用力與反作用力這是無法實現的。

所以我想如果太陽帆拖著一個設備,而這個設備對這樣太陽帆發射光源,這套系統能否產動力?這套系統是否也存在著反作用力?(能耗比的問題暫不考慮下面說明電力來源)

等離子發動機我也知道,作為一個有長期軌道計劃的航天器還行,變軌就麻煩了,要么設置長期變軌計劃,短期變軌需要化學燃料,這玩意對航天器來說比金子珍貴。

剛才在想有關太陽帆的問題,沒有低能耗的太空動力前,我想太陽帆可能是人類早期太空常規航行優質選擇,畢竟太空非常空闊,弄個幾千甚至上萬平米的太陽帆也是可能的,當然面積大了有時需要收縮就需要耐疲勞材料來做太陽帆了,我早想是否可能用光伏材料做太陽帆,在接受光壓的同時產生電力,這么大面積的光伏區產生的電力非常客觀,除了自身使用之外,是否可以通過設備發出高強度光源照射太陽帆,這樣的話除了太陽照射之外還多出一個光源。

我知道現有光伏材料不合適做太陽帆,但這只需要以后弄出輕薄如紙的光伏材料就行,設備和技術的事情暫不考慮,只要有用未來并不是不可能實現的。

這樣的力或許微小,但是現有太空動力難以補充,任何從太空中自給自足的動力都是有價值的,我的想法就是盡量弄一個不需要額外消耗的航天工具(設備壽命另說),

我現在只想知道人造光源是否能產生光壓,光源是否會因為發出光源產生反作用力。

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14個答案
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pin008攝影光學航空兵器雜項自由撰稿人

2017-06-15 18:53

“太陽帆拖著一個設備,太陽帆發射光源”這個設想和“在帆船尾部放一個電風扇吹帆”是一樣一樣的,具體參見流言終結者,雖然實際情況可能極其低效地往前、往后運動,但顯然是“副作用”,因為動力并未直接用于推進。這其實跟題主之前說的“磁性物質的排斥力或者吸引力”其實也一樣:“作用力”和“反作用力”都在這個系統內部。

理論可行的方法是把光全部投射向飛行器的后方,這就不再是太陽帆了,而是光推進。

光推進有多種方案,與題主設想比較類似的方案是光子火箭,也就是@zhailingzy 提到的半球覆蓋反射的方案。這個方案問題比較多,光是散射的,前半球經過反射碗后接近平行,而后半球的可就沒法子了。

這個系統推進效率低,需要大量的能量,有設想采用核動力,但轉換的動能還是比較有限的。

進一步的方案是通過地基、天基或在路過的星球上設置光束/激光發射器,推動面積很小的反射面,如果發射端也有反射,則推進效率還會增加。

再說光伏材料做太陽帆,首先這回大幅降低太陽帆的效率,因為反射的光子大量減少。其次,這個太陽能電池板發的一點電有什么用呢?與光束發射裝置所需的能量相比實在太微不足道了。再次,太陽帆的一個重要技術點就是做到超薄,納米級,同時保持強度,顯然用上光伏材料嚴重影響了效率。

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牛頓第三運動定律:相互作用的兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等,方向相反,作用在同一條直線上

在你把光源和太陽帆連在一起的時候這個設想就已經宣告gg

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考慮太陽帆和光源為整體剛性連接,不妨假設光源發射大量球體微粒,假設帆將光源半球覆蓋。即對于整體來說,無帆的半球向外界發射微粒。

按照這個推理整體將受到指向帆的合力。同時整體向體系外發射粒子,損失能量。

我覺得太陽帆用普通的就行了……如果產生電力,那么動能就會減少(請考慮能量守恒)



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做個實驗試一下就知道你想法的可行性了。

步驟:

1.坐到凳子上。

2.不借助其他東西,只用雙手把凳子往上提。

...

能提起來算我輸


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支持者: 快意逍遙

你的設計和在汽車前掛個磁鐵號稱新能源汽車的沒有本質區別。

太陽帆和設備相連,產生的力都是系統內力,無法推動整個系統的。

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船上的風扇吹動船的帆來推動船這種事情嚴格來說,不是風把船吹動了,而是帆把原本往前吹的風改變了方向變成往后吹,成了噴氣推進,光也同理,太陽帆把光反射回去成了光推進

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1. 單光子動量=hbar k。

2. 動量守恒。

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要什么帆啊,直接光源照向運動方向在反方向不就滿足你了嗎!

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其他的我不知道只知道霍金的攝星計劃是在地球上安裝大型的激光陣列,照射太空帶光帆的小質量飛船,達到百分之一光速?記不太清了。

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果殼已經墮落如此了么?
不懂的不要亂答。

你告訴我這個體系為什么能靜止?

就算不是拋物面鏡,只是個平面鏡,總的沖量也不可能是0。只是有一些抵消了,效率較低而已。
但是,第一個說電扇的,電扇自己在制造氣體的么?還是你覺得燒個煤球發的光是從某個神秘的方向“吸進來”的,必須守恒?這跟電扇是兩碼事謝謝。

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自己照自己當然是不行的,反作用力抵消。

吸收光轉為電能,再轉為光推進的能源的話,雖然看上去可以。

但是

從動量守恒可知,光帆要想獲得最多的反推速度,應該是把光子反彈而不是吸收,吸收的話獲得的動力本來就少了一半,轉為電能再搞光推進估計也補不回來。

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Amilankovich電子信息類本科生

2017-06-20 18:27

我冒昧民科一波哈,我【不確定描述作用力與反作用力的牛頓定律在什么情況下都是能用的】。自己推自己這種事還真的有人研究,可能是非工質推進之類吧,中、美、德的一些大學有這方面的研究。

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耐著性子看完了,忽然失去了回復的動力。樓主能想這么多是好事,恩

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本人認為:動量守恒定律同樣適用于光帆受到光壓這樣一個物理現象中。只不過光帆受到光壓的“反壓力”并不是作用到光源處而是作用到以光帆與光源連線相交的波陣面哪面去了(也就是光帆與光源形成點對稱的哪一塊波陣面)。正因為光源是向四面八方無數多個方向以同心圓形式發射電磁波的,所以雖然任意一塊波陣面會感受到“電磁波壓(當然包括“光壓”)”但是光源卻不可能感受到“反壓力”,這個“反壓力”由“以光帆與光源連線相交的與光帆以光源為對稱中心而形成點對稱的那一塊波陣面”承受并且攜帶著傳遞到無限遠宇宙空間去了。很顯然在這一點上“物理場波動力學”與“機械運動力學”存在著完全不同的“動量守恒定律”!

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