人造光源有光压吗?光源是否存在反作用力(有关太阳帆的问题懂得进)

人造光源有光压吗,如果有发出光源的设备自身会因为发出光源而获得某种反作用力吗?
有这样的问题因为,有人幻想过的通过磁性物质的排斥力或者吸引力的在系统内制造免费动力,当然因为作用力与反作用力这是无法实现的。

所以我想如果太阳帆拖着一个设备,而这个设备对这样太阳帆发射光源,这套系统能否产动力?这套系统是否也存在着反作用力?(能耗比的问题暂不考虑下面说明电力来源)

等离子发动机我也知道,作为一个有长期轨道计划的航天器还行,变轨就麻烦了,要么设置长期变轨计划,短期变轨需要化学燃料,这玩意对航天器来说比金子珍贵。

刚才在想有关太阳帆的问题,没有低能耗的太空动力前,我想太阳帆可能是人类早期太空常规航行优质选择,毕竟太空非常空阔,弄个几千甚至上万平米的太阳帆也是可能的,当然面积大了有时需要收缩就需要耐疲劳材料来做太阳帆了,我早想是否可能用光伏材料做太阳帆,在接受光压的同时产生电力,这么大面积的光伏区产生的电力非常客观,除了自身使用之外,是否可以通过设备发出高强度光源照射太阳帆,这样的话除了太阳照射之外还多出一个光源。

我知道现有光伏材料不合适做太阳帆,但这只需要以后弄出轻薄如纸的光伏材料就行,设备和技术的事情暂不考虑,只要有用未来并不是不可能实现的。

这样的力或许微小,但是现有太空动力难以补充,任何从太空中自给自足的动力都是有价值的,我的想法就是尽量弄一个不需要额外消耗的航天工具(设备寿命另说),

我现在只想知道人造光源是否能产生光压,光源是否会因为发出光源产生反作用力。

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14个答案
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pin008摄影光学航空兵器杂项自由撰稿人

2017-06-15 18:53

“太阳帆拖着一个设备,太阳帆发射光源”这个设想和“在帆船尾部放一个电风扇吹帆”是一样一样的,具体参见流言终结者,虽然实际情况可能极其低效地往前、往后运动,但显然是“副作用”,因为动力并未直接用于推进。这其实跟题主之前说的“磁性物质的排斥力或者吸引力”其实也一样:“作用力”和“反作用力”都在这个系统内部。

理论可行的方法是把光全部投射向飞行器的后方,这就不再是太阳帆了,而是光推进。

光推进有多种方案,与题主设想比较类似的方案是光子火箭,也就是@zhailingzy 提到的半球覆盖反射的方案。这个方案问题比较多,光是散射的,前半球经过反射碗后接近平行,而后半球的可就没法子了。

这个系统推进效率低,需要大量的能量,有设想采用核动力,但转换的动能还是比较有限的。

进一步的方案是通过地基、天基或在路过的星球上设置光束/激光发射器,推动面积很小的反射面,如果发射端也有反射,则推进效率还会增加。

再说光伏材料做太阳帆,首先这回大幅降低太阳帆的效率,因为反射的光子大量减少。其次,这个太阳能电池板发的一点电有什么用呢?与光束发射装置所需的能量相比实在太微不足道了。再次,太阳帆的一个重要技术点就是做到超薄,纳米级,同时保持强度,显然用上光伏材料严重影响了效率。

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牛顿第三运动定律:相互作用的两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一条直线上

在你把光源和太阳帆连在一起的时候这个设想就已经宣告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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做个实验试一下就知道你想法的可行性了。

步骤:

1.坐到凳子上。

2.不借助其他东西,只用双手把凳子往上提。

...

能提起来算我输


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支持者: 快意逍遥

你的设计和在汽车前挂个磁铁号称新能源汽车的没有本质区别。

太阳帆和设备相连,产生的力都是系统内力,无法推动整个系统的。

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船上的风扇吹动船的帆来推动船这种事情严格来说,不是风把船吹动了,而是帆把原本往前吹的风改变了方向变成往后吹,成了喷气推进,光也同理,太阳帆把光反射回去成了光推进

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1. 单光子动量=hbar k。

2. 动量守恒。

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要什么帆啊,直接光源照向运动方向在反方向不就满足你了吗!

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其他的我不知道只知道霍金的摄星计划是在地球上安装大型的激光阵列,照射太空带光帆的小质量飞船,达到百分之一光速?记不太清了。

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果壳已经堕落如此了么?
不懂的不要乱答。

你告诉我这个体系为什么能静止?

就算不是抛物面镜,只是个平面镜,总的冲量也不可能是0。只是有一些抵消了,效率较低而已。
但是,第一个说电扇的,电扇自己在制造气体的么?还是你觉得烧个煤球发的光是从某个神秘的方向“吸进来”的,必须守恒?这跟电扇是两码事谢谢。

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自己照自己当然是不行的,反作用力抵消。

吸收光转为电能,再转为光推进的能源的话,虽然看上去可以。

但是

从动量守恒可知,光帆要想获得最多的反推速度,应该是把光子反弹而不是吸收,吸收的话获得的动力本来就少了一半,转为电能再搞光推进估计也补不回来。

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Amilankovich电子信息类本科生

2017-06-20 18:27

我冒昧民科一波哈,我【不确定描述作用力与反作用力的牛顿定律在什么情况下都是能用的】。自己推自己这种事还真的有人研究,可能是非工质推进之类吧,中、美、德的一些大学有这方面的研究。

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耐着性子看完了,忽然失去了回复的动力。楼主能想这么多是好事,恩

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本人认为:动量守恒定律同样适用于光帆受到光压这样一个物理现象中。只不过光帆受到光压的“反压力”并不是作用到光源处而是作用到以光帆与光源连线相交的波阵面哪面去了(也就是光帆与光源形成点对称的哪一块波阵面)。正因为光源是向四面八方无数多个方向以同心圆形式发射电磁波的,所以虽然任意一块波阵面会感受到“电磁波压(当然包括“光压”)”但是光源却不可能感受到“反压力”,这个“反压力”由“以光帆与光源连线相交的与光帆以光源为对称中心而形成点对称的那一块波阵面”承受并且携带着传递到无限远宇宙空间去了。很显然在这一点上“物理场波动力学”与“机械运动力学”存在着完全不同的“动量守恒定律”!

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