Ruimtevaartuig LightSail maakt weer contact met aarde

LightSail, een ambitieus project om ruimtevaartuigen te laten voortbewegen als een zeilboot, heeft weer contact gemaakt. Kort na de lancering van de satelliet liep de computer vast, maar een spontane reboot heeft de problemen verholpen.

The Planetary Society, een non-profitorganisatie opgericht door de beroemde astronoom Carl Sagan, stelt dat zij signalen heeft ontvangen van LightSail. Daarmee komt er een einde aan twee dagen onzekerheid. Er was al een tijdje radiostilte omdat de computer van LightSail niet meer reageerde door een softwarefout. Omdat het systeem niet vanaf aarde gereset kon worden werd gehoopt op de ingecalculeerde reboot. Die kwam dus uiteindelijk.

LightSail werd op 20 mei gelanceerd. Voornaamste doel van de missie is ontdekken of het zeil goed uitklapt. Of dat lukt is nog niet zeker, aangezien The Planetary Society dit nog niet heeft geprobeerd. Allereerst moet er een software-update worden toegepast, waarna op een gegeven moment zal worden besloten om het zeil uit te klappen. Er is nog geen termijn gegeven waarop dit moet gebeuren.

Het zeil is ongeveer 32 meter in diagonaal en moet fotonen opvangen die afkomstig zijn van de zon. Doordat de deeltjes het zeil raken ontstaat een minieme druk en kan het ruimtevaartuig worden voortgestuwd. Daarmee lijkt het concept dus op een zeilboot die wordt voortgestuwd door de wind.

Voor volgend jaar staat ook nog een testmissie op het programma, waarna bij succes nog een aantal missies worden gepland. Wanneer er daadwerkelijk een ruimtevaartuig op pad kan worden gestuurd met een dergelijk zonnezeil is nog onduidelijk. De huidige testsatelliet bevindt zich nog in een baan om de aarde.

In 2005 probeerde The Planetary Society, waar Bill Nye "The Science Guy" inmiddels aan het hoofd staat, ook al eens een satelliet te lanceren. De Russische raket die voor de lancering moest zorgen lukte het echter niet om in een baan om de aarde te komen. Ook NASA probeerde met zijn NanoSail-D-project een zonnezeil in een baan om de aarde krijgen: de eerste keer ging het mis, maar de tweede lancering was succesvol. NASA en The Planetary Society hebben inmiddels hun krachten gebundeld.

Reacties (106)

[Sylph-DS]

Jammer dat dit artikel niet meldt dat het de Japanners al wel is gelukt om een ruimtevaartuig aan te drijven met een zonnezeil: http://en.wikipedia.org/wiki/IKAROS

[Lucky0wn]

Interessante ontwikkeling, ik vraag me alleen af, fotonen gaan toch dwars door het zeil heen?
Hoe vangen ze die dan op?

[iceblink]

Nee de fotonen worden gereflecteerd. Anders zou je het zeil niet kunnen zien

Toch is het best apart hoe dit werkt, want fotonen hebben geen massa bij stilstand. Maar ze hebben wel eigenschappen van massa wanneer ze bewegen met lichtsnelheid.

De kracht die zo'n zonnezeil ontvangt is uiteraard afhankelijk van de hoeveelheid fotonen. Nabij de aarde levert zo'n zonnezeil 8 microNewtons per vierkante meter. Dat is ongelooflijk weinig, maar in een wrijvingsloze ruimte heb je niet veel kracht nodig aangezien je niet afgeremd wordt... je gaat dus steeds sneller en sneller. Tenminste als je ruimtetuig niet te zwaar is, anders gaat de zon er weer te veel aan trekken. (Maar als je een beetje redelijke versnelling wilt halen mag je toch al niet te veel massa meesjouwen.)

[Reactie gewijzigd door iceblink op 23 juli 2024 11:44]

[Sircuri]

ben ik nou heel dom als ik me afvraag hoe dit moet gaan werken. Onze zon is toch niet de enige ster in het heelal? Er zullen toch veel meer sterren dan invloed gaan uitoefenen op dat zeil? Zal zo'n zonnevaartuig dan niet steeds heen en weer geslingerd worden door alles wat fotonen uitstraald?

[BadRespawn]

"steeds" = iedere paar honderd duizend jaar of zo.

Het ruimtetuig dat het verst weg is van de aarde is zo'n 35 jaar geleden op weg gegaan, is net het zonnestelsel uit, en heeft nog eens ruim duizend keer die afstand te gaan voordat die een beetje in de buurt van een andere ster komt.

[Sircuri]

Ja, dat snap ik, maar dat is dan ook geen zonneschip toch? Die heeft toch een vaste snelheid nu?

[BadRespawn]

Die Voyager probes (het zijn er twee) hebben geen aandrijving meer, ze worden dus afgeremd door de zwaartekracht van de zon.
Maar een zonnezeil schip is niet bijzonder snel, zeker niet zo snel dat die wel binnen afzienbare tijd tussen de sterren heen en weer geslingerd zal worden. Je hebt wel gelijk dat dat ooit wel zo zal zijn, maar het is niet een probleem omdat dat lang na het verlopen van de missie is, en tegen die tijd is ie te ver weg om er mee te kunnen communiceren.

[Playa del C.]

Dat klopt precies. Maar binnen en rond een sterrenstelsel is het licht van de ster in het huidige stelsel (in dit geval de zon) natuurlijk verreweg het meest aanwezig. Het licht van de 'sterrenhemel' komt van alle kanten en zal een vrijwel neutraal effect hebben.

Uiteindelijk komt het zeil ooit wel dichterbij een andere ster en dat zal zijn koers dan inderdaad wijzigen. Dit is dan ook nog afhankelijk van de stand van het zeil. Het zeil is dan zo ver weg dat het voor de aarde niet meer belangrijk is en het duurt daarbij eeuwen of nog veel langer om dat punt te bereiken met dit huidige zeil.

[Tranquility]

Het gaat er met name om om een zonnezeilschip het zonnestelsel uit te krijgen. Dat zou prima gaan met een (groot) zeil zolang de Zon nog redelijk nabij is en een redelijke grote schijf is. Als het schip eenmaal snelheid heeft en ons zonnestelsel halverwege heeft verlaten kan het zeil in principe afgestoten worden want dan heeft het helemaal geen effect meer. De Zon is dan net zo'n klein puntje als de rest van de sterren en zijn de fotonen die dan nog aanwezig zijn zo dungezaaid dat ze nauwelijks nog invloed uitoefenen op het zeil.

Kortom, een Lightsail heeft alleen nut als je relatief dicht bij de Zon (of een ster) bent. Verderop houdt het gewoon op. Ik denk dat het voor een sonde of ruimtevaartuig veel lukratiever is om snelheid te maken met behulp van gravitationele versnelling langs de verschillende planeten om op die manier "gratis" snelheid te krijgen. Dit wordt gedaan met de meeste sondes zoals De Pioneers en Voyager sondes. Dit zijn zeer sterke staaltjes van baanberekeningen. Sommige van deze sondes kwamen bijvoorbeeld wel twee keer opnieuw langs de Aarde om snelheid te maken.

[Verwijderd]

Je ruimtetuig mag nog zo zwaar zijn, het is niet dat het op een bepaald moment naar de zon toe zal "vallen" (daarmee bedoel ik dat hij in een steeds kleinere baan rond de zon gaat cirkelen).

Wat je wel gaat hebben is omdat je massa groter is je veel minder gaat versnellen dan een kleiner ruimteschipje, tenminste als je zeil even groot is. Dus is het inderdaad wel beter om een zo groot mogelijk zeil te hebben met een zo klein mogelijke massa.

Dit is wel nog een leuk project in mijn ogen, als deze techniek goed blijkt te werken dan zie ik hier nog toepassingen voor zoals de Voyager-missies: ruimtesondes zo ver mogelijk de ruimte in schieten. Aangezien je geen brandstof van in de ruimtesonde zelf gebruikt kun je dus over een heel lange periode versnellen, wat voor zo'n missies dus ideaal is.

[Sissors]

Hoewel het leuke projecten zijn, ben ik toch skeptisch over de toepasbaarheid ervan. Voor interplanetaire reizen denk ik dat de versnelling die je eruit haalt simpelweg te klein is om een goed alternatief te zijn voor bijvoorbeeld een ionen motor. Die haalt ook wel niet veel versnelling, maar wel heel veel meer dan een zonnezeil.

Als je verder dan ons zonnestelsel wil, of uberhaupt naar de rand van ons zonnestelsel, dan zou in principe misschien de kleine versnelling geen probleem zijn omdat je toch heel lang kan gaan versnellen, maar dan zit je op het probleem dat hoe verder je weg bent van de zon, hoe minder versnelling je eruit haalt.

[CAPSLOCK2000]

Hoewel het leuke projecten zijn, ben ik toch skeptisch over de toepasbaarheid ervan. Voor interplanetaire reizen denk ik dat de versnelling die je eruit haalt simpelweg te klein is om een goed alternatief te zijn voor bijvoorbeeld een ionen motor. Die haalt ook wel niet veel versnelling, maar wel heel veel meer dan een zonnezeil.

Het zou kunnen dat zo'n zonnezeil veel goedkoper of betrouwbaarder is dan een ionenmotor. Eenmaal uitgeklapt kan er eigenlijk niks meer mis gaan. Als de techniek eenmaal bewezen is kun je veel grotere zeilen gaan maken om de snelheid wat op te voeren. Wellicht kun je het ook nog combineren met katapultmaneuvre's om wat extra snelheid op te pikken.

Ik kan me voorstellen dat we zo ooit bulktransport toen tussen planeten. Net zoals we grote schepen gebruiken. Het is niet snel maar wel heel goedkoop en betrouwbaar.

[Shadow.exnw]

Maar gaat zo'n zeil niet kapot bij het eerste kleine steentje dat het tegenkomt?

[CAPSLOCK2000]

Welk steentje? Zoveel is daar niet.

Ik weet niet hoe veel spanning er op dat zeil staat maar het zou kunnen dat eventuele steentjes er zo door heen gaan. Een klein gaatje niet zo veel uitmaken.

[increddibelly]

Welk steentje? Zoveel is daar niet.

ouch. Elke dag landt er 40 ton op aarde - reken maar uit hoeveel er langs de aarde gaat. Het mag dan kleine rommel zijn, maar kleine rommel met hoge snelheid kan nog steeds flink schade doen.
http://nl.wikipedia.org/wiki/Kosmisch_stof

[CAPSLOCK2000]

We hebben het dan over wel vooral over microscopisch stof. 40.000 ton lijkt veel maar het is nog geen 80 gram per vierkante kilometer.
De kans dat je op een willekeurig moment op een willekeurige vierkante meter iets significants tegenkomt is niet heel groot.

Er is wel een hoop troep dicht bij de aarde maar als je iets verder komt blijft daar niet zo veel van over. Door iets langer te wachten met het zeil uit te vouwen kun je daar een hoop van vermijden.

Ik ben geen expert, misschien schat ik het verkeerd in, maar volgens mij is de kans dat je steentjes tegenkomt tijdens zo'n reis behoorlijk klein.

[ANW]

Maar je hoeft ook niet te blijven versnellen om verder te komen.

[Sissors]

Nee maar wel om sneller te gaan. En dat is het hele idee achter de constante, beperkte, versnelling ruimtemotoren: Als je het maar lang genoeg doet ga je uiteindelijk heel snel. Anders kan je beter gewoon een standaard chemische motor gebruiken die een tijdje een flinke versnelling geeft, en dan op is. Effectiever dan een tijdje een beperkte versnelling hebben. Enkel als die versnelling heel lang kan duren wordt het interessant.

[latka]

Vergeet niet de extra massa die je nodig hebt als brandstof. Dit weegt in vergelijking bijna niets.

[xian05]

Misschien is het geen goed alternatief, dat moet nog bewezen worden natuurlijk, maar misschien kan je beiden op één toestel gebruiken?

[The Third Man]

Het zeil is niet transparant, het is reflecterend. De fotonen kaatsen dus af van het oppervlak, waarbij een deel van hun kinetische energie wordt overgedragen. Die hoeveelheid energie is extreem klein, maar aangezien het voertuig geen weerstand ondervindt (tenzij het uiteindelijk naar andere lichtbronnen toe reist) accellereert het voertuig wel. En dat zonder extra brandstof mee te hoeven nemen, wat enorm in het gewicht scheelt.

[Durandal]

Het zeil is niet transparant, het is reflecterend. De fotonen kaatsen dus af van het oppervlak, waarbij een deel van hun kinetische energie wordt overgedragen.

Een afname aan kinetische energie zou suggereren dat gereflecteerd licht langzamer zou voortbewegen dan de constante lichtsnelheid. Hoe zit dat?

[Stefanxd]

Een foton kan inderdaad geen kinetische energie verliezen. Het kan wel energie verliezen doordat het met een grotere golflengte weerkaatst wordt (= minder energie).

Maar je kan het misschien beter begrijpen door te kijken naar behoud van impuls. Doordat de fotonen teruggekaatst worden moet het ruimtevaartuig meer snelheid naar voren krijgen, anders is er geen sprake van behoud van impuls.

[efari]

kon er dan niet beter voor een zwart zeil gekozen worden?
als de fotonen geabsorbeerd worden, ipv gereflecteerd, wordt toch meer kinetische energie van die foton opgenomen?
maar dan ook meer warmte-energie, is dit de reden waarom ze dit niet doen?

[vandaele.pieter]

Een wit (reflecterend) zeil zorgt voor 2x die impuls. De 1e keer als het foton invalt, en de 2e keer als het gereflecteerd wordt.

Bij een zwart zeil valt het foton in, maar wordt het niet gereflecteerd, dus heb je maar 1x die impuls en wordt de energie geabsorbeerd.
Als ik me niet vergis, wordt de geabsorbeerde energie daarna uitgezonden onder de vorm van een zwarte straler. http://nl.wikipedia.org/wiki/Zwarte_straler

[4play]

Door de constante aanvoer van fotonen en het missen van weerstand gaat het sneller en sneller...

[born2rule]

Tot de lichtsnelheid is bereikt? Wanneer houdt die versnelling op?

[SiGNe]

In theorie tot lichtsnelheid is bereikt inderdaad maar er zijn meer factoren, fotonen komen natuurlijk niet alleen van onze zon af maar ook van andere sterren, als je te dicht in de buurt van een andere ster komt zullen er dus ook van een andere richting fotonen op het zeil komen en het schip weer afremmen.

En stoppen is ook een probleem trouwens, je zal dan ruim op tijd recht op een andere ster af moeten "zeilen" zodat die fotonen je weer langzaam afremmen.

[mjz2c00l]

invloed van andere sterren zou geen probleem hoeven te zijn, als het zeil aan 1 kant reflecteerd. net zoiets als zo'n spiegel waar je aan 1 kant doorheen kunt kijken. (of is het niet zo simpel als dit? )
het afremmen zou dan met raketten kunnen, waarvoor dan wel weer brandstof mee moet, maar doordat je geen raket nodig hebt om te versnellen scheelt het nog wel

[latka]

Je hebt wel een flinke hoeveelheid brandstof nodig: net zoveel als dat je nodig zou hebben om op gang te komen. Een een vingerhoedje raketbrandstof krijg je dat ding niet stil na een paar jaar versnellen.

[mjz2c00l]

dat is wel zo, hoe langer je versnelt, hoe langer je moet remmen

[Reactie gewijzigd door mjz2c00l op 23 juli 2024 11:44]

[Tranquility]

Het probleem is dat de aanvoer van fotonen natuurlijk niet constant is. Licht = fotonen, hoe verder je van de Zon af beweegt, hoe minder licht en dus minder fotonen je ontvangt. Zonlicht is geen gebundeld laserlicht. Zonlicht verspreid zich naarmate je verder van de Zon af beweegt. Op een gegeven moment heb je geen versnelling meer, ook al heb je een zeil van 100 kilometer groot.

Ter hoogte van Jupiter is de Zon al een klein lichtpuntje geworden waar je nog maar weinig energie van hoeft te verwachten. Een zonnepaneel zal op die afstand ook weinig tot niets meer opleveren.

Kortom, zonnezeilen is heel romantisch en leuk als experiment, maar volstrekt belachelijk als serieuze voortstuwing van ruimtevaartuigen.

[WillemAtHome]

Zou je niet net zoals een bootje aan de wind dat schip in een elliptische baan om de zon kunnen brengen en door blijven versnellen?
Of zijn de momenten waarop je daadwerkelijk voordeel van de zon hebt te kort in vergelijking met de tijd die je over een rondje (ellips) doet?

[Lucky0wn]

Bedankt voor de verhelderende reacties, ik was er heilig van overtuigd dat deze fotonen er dwars doorheen zouden gaan!

[AeoN909]

Denk dat je neutrinos bedoeld. Die komen ook van de zon maar gaan wel door materie heen.
http://en.m.wikipedia.org/wiki/Neutrino

[Tranquility]

Fotonen = licht.

[bbr]

Is het ook niet zo dan, dat het zal afremmen naar mate het dichter bij een andere lichtbron zal komen dan de afstand van onze zon?

zie het als 2 bronnen van wind, die naar elkaar blazen.

[thedicemaster]

juist, maar je kan(net zoals op een oud zeilschip) je zeil inklappen en op momentum door blijven gaan tegen de "wind" in.
dit werkt in de ruimte nog makkelijker omdat je geen weerstand van water hebt, en je ruimteschip zelf(zonder zeil) vangt nog een stuk minder "wind" dan een schip op zee.

[Frag_majeuR]

Jack Vance heeft hier jaren geleden al een sf verhaal over geschreven.
Aanrader.
http://www.technovelgy.com/ct/content.asp?Bnum=349

[Gurd]

Ook in Startrek DS9 kwam het voor: http://en.memory-alpha.wikia.com/wiki/Bajoran_lightship

[Tranquility]

Ja dat sloeg helemaal nergens op, een lichtschip dat de lichtsnelheid bereikte. Maar ja dat was leuke Science Fiction. Mis het wel hoor, Star Trek!

[Gurd]

Ja dat was inderdaad erg vaag en ongeloofwaardig. Geen deflector en warp snelheid enkel door een stroom tacyons die 't zeil raakte.

Ook al was het qua het verhaal natuurlijk net zo ongeloofwaardig geweest als ze zonder warp in zo'n lichtship van Bajor naar Cardasia Prime hadden kunnen reizen. Op z'n minst had het niet in een aflevering van 45min gepast.

Ik mis Star Trek ook. Erg leuke SciFi zonder al te veel drama en veel creativiteit.

[Verwijderd]

super +je voor het mij helpen herinneren! betrekkelijk obscuur, zelfs voor een Vance!

[bvdbos]

Tuurlijk gaan de fotonen niet door het zeil heen, je ziet het zeil toch als je van achteruit er licht op laat schijnen? Dat betekent dat er fotonen worden weerkaatst door het zeil en zo in je ogen terechtkomen.

[boertjeg]

Fotonen gaan juist niet dwars door het zeil (of andere objecten) heen. Wat wij zien als een object zijn eigenlijk fotonen die van dat object afgeketst zijn en zo ons netvlies bereiken. Het hele kleine beetje kinetische energie dat vrijkomt bij iedere botsing is juist de aandrijving van dit ruimtezeil.
Dit is het principe van het zeil in Jip en Janneke taal, vandaar dat het ook relatief groot is.

[Verwijderd]

Waarom zouden fotonen door het zeil gaan? Sommige fotonen zullen dat zeker doen, als de golflengte niet in het bereik ligt waar het zeil voor is ontworpen. Als het gewoon reflecterend materiaal is, is dat voor een hoop fotonen al voldoende. De impuls van de fotonen wordt dan overgenomen door het vaartuig.

[Mitsuko]

Denk je aan neutrino's? Fotonen met de juiste golflengte zullen óf (deels) opgenomen worden en omgezet in zonne-energie (ik neem aan dat de elektronica op zonne-energie werkt), óf afketsen op het reflectieve en daarbij een beetje impuls afgeven, waardoor het zeil in beweging wordt gebracht. Fotonen hebben energie, dus via E² = (p c)² + (m0 c²)² hebben ze ook wel degelijk impuls, hoewel (de rustmassa) m0 == 0.

Natuurlijk voelt het zeil niet fotonen van alle golflengten, op dezelfde manier dat glas bijvoorbeeld bijna geen interacties aangaat met zichtbaar licht. Maar welke fotonen het wel en niet voelt hangt af van het materiaal.

[Reactie gewijzigd door Mitsuko op 23 juli 2024 11:44]

[sfschouten]

Kan iemand hier uitleggen waarom iedereen super sceptisch is over de emdrive, (die ook werkt door het momentum van fotonen) maar niet hier over?

Zou dit niet net zo goed de wet behoud van momentum moeten schenden?

[Niosus]

Je kan je op zich voortstuwen aan licht. De energie van een foton zal hetzelfde effect hebben als een massa met dezelfde kinetische energie wegduwen.

Maar dat op zich lost niets op. Bij het uitstralen van dat licht verlies je eigenlijk een beetje massa aan energie. Je hebt dus nog altijd een "brandstof". De claim van de EM Drive is dat ze door een resonantie te creëren meer kinetische energie kunnen krijgen dan de energie in de foton die ze uitstoten. De details zijn veel complexer en steunen op bepaalde "effecten" die zich sneller dan het licht kunnen voortbewegen en daardoor meer kracht opleveren dan een lichtdeeltje. Die effecten bestaan op zich wel en kunnen sneller dan het licht (omdat ze geen informatie bevatten) maar hebben geen invloed op de aandrijving als je ze in de vergelijkingen steekt. Het voorspelde effect is dus een verkeerde berekening en tot nu toe zijn er geen robuuste experimenten geweest die tonen dat er daadwerkelijk een effect is.

Je kan natuurlijk zeggen dat ze met zonnepanelen constant een bron van energie hebben (en dus geen brandstof moet gebruiken) en dat het dus toch nuttig kan zijn. Alleen ben je dan fotonen in de ene richting aan het opvangen en in de andere richting terug aan het uitzenden. Dit is dus gewoon het zonnezeil. Hier heb je helemaal geen complexe motor voor nodig. Theoretisch gezien kan je dus niet beter dan het zonnezeil zonder brandstof.

[bbr]

Hoe zit het hier dan mee?
- http://en.wikipedia.org/wiki/Laser_propulsion

Hier een kort filmpje er van:
- https://www.youtube.com/watch?v=SPM7wJAhovM
- https://www.youtube.com/watch?v=LAdj6vpYppA

Is geen "zeil", maar meer een straal van laser licht.
En dat beweegt nog verrot snel ook.

[Reactie gewijzigd door bbr op 23 juli 2024 11:44]

[Verwijderd]

Licht-zeilen in de ruimte.
Geniaal om in de ruimte gebruik te maken van een relatief oneindige energiebron voor de voortstuwing van je voertuig.

Ik hoop dat het project slaagt.

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 23 juli 2024 11:44]

[Mathijs1]

Zolang je binnen afzienbare afstand van een zon blijft lijkt het oneindig inderdaad, maar in de interstellaire ruimte is het best wel donker

[Teijgetje]

Fotonen heb je overal....
Of ze in deep space van de goeie kant komen is een tweede.

Maar een spontane reboot lijkt me een softwarefout.
Dit lijkt me dan meer op een reboot na x aantal pogingen/fouten, zoals bv Windows opnieuw opstart na een blue screen.
Daar is niets spontaans aan, het is er in geschreven en eerst moet aan een aantal voorwaarden voldaan worden voor er opnieuw opgestart wordt.

Edit;
In de bron staat;
Our LightSail spacecraft has rebooted itself, just as our engineers predicted.

Er wordt dus niet gesproken over een spontane reboot, maar één die verwacht (voorspeld) werd.
Omdat dat waarschijnlijk in de software bij in zit. De andere optie is natuurlijk dat iemand een alien het resetknopje dat hier in het filmpje te zien is op 2:34 ingedrukt heeft voor ze, zoals ze al zegt "dat baantje is was nog open......."
Ook staat er dat ze verwachtten eventueel nog drie weken in onzekerheid te zitten voordat opnieuw opgestart werd en dat inmiddels een software patch klaarstaat die geupload wordt als ze zekerheid hebben over de (data van de) baan waarin het LightSail spacecraft vliegt, om daarna de zeilen uit te vouwen.

Vertalen blijft moeilijk.

Alles over het LightSail spacecraft project vind je hier op hun site.
Het is crowd-funded, wil je meedoen dan kan dat hier op kickstarter, met een mooi uitlegfilmpje.
Wil je dus zelf deelnemen aan ontdekking van het heelal, wil je inspraak waarheen.......doneer.

Ijdeltuiten onder ons kunnen hier terecht.

En zit je met je sterrenkijker in de aanslag om hem met eigen ogen over te zien vliegen, hou dan deze routekaart in de gaten (vanaf de 17e juli is hij te zien als de zeilen open gegaan zijn, beste tijd is in de ochtend- en avond-schemering)

[Reactie gewijzigd door Teijgetje op 23 juli 2024 11:44]

[Tranquility]

Fotonen heb je inderdaad overal, maar de hoeveelheid wisselt nogal. Als je het zonnestelsel verlaat is de zonneschijf gereduceerd tot een puntje zoals de rest van de sterren. Komt niet veel licht meer van af dus.. Zonlicht is geen gebundeld laserlicht en verspreid zich naarmate je verder van de Zon verwijdert. Net zoals een zaklamp die op 1 kilometer geen muur meer kan verlichten. Van de weinige fotonen die daar van overblijven hoef je echt geen voortstuwing meer te verwachten.

[Teijgetje]

Laten we beginnen met je eerste verkeerde aanname, de zon is inderdaad geen laserlichtbundel, zonlicht wordt naar alle kanten uitgezonden en dat blijft zo, het licht heeft er alleen langer over nodig om iets ver weg te bereiken. Het vervaagt niet als in dat er schaduwen optreden tussen de lichtbundels op afstand.
Zolang er geen objecten tussen jou en de zon komen ontvang je gewoon licht, fotonen.
En die voortstuwing en acceleratie heb je al gehad als de zon eenmaal "uit" gaat (in vergelijking met je zaklamp, de zon gaat niet uit ), bovendien: je wordt niet afgeremd, je vliegt immers in nagenoeg vacuum.
Dus ga je snel dan blijf je snel gaan, ook al is je "zaklamp" theoretisch uit.
Ofwel je blijft met nagenoeg constante snelheid doorvliegen tot je ergens genoeg tegenkracht krijgt van fotonen om je af te remmen.
Ik denk dat afremmen veel langer duurt en veel meer fotonen nodig heeft dan de fotonen die je op gang brachten en het tot op het laatste foton deed versnellen.
Maar daarvoor moet je eerst een andere zon tegenkomen.

En zolang je van de zon (bron) af vliegt blijven er fotonen achter je aan gestuurd worden, ook al zijn dat er weinig en ook al zie je de bron niet meer als lichtpunt.
Vergelijk het met de HXDF opnamen waar de ccd weken openstond om uiteindelijk een beeld te vormen van stelsels 13,2 miljard lichtjaar verderop. Dat gaat om weinig fotonen per tijd maar toch genoeg om over tijd een gedetailleerd beeld te maken.
Licht, fotonen dan, zullen gewoon lineair blijven reizen lichtjaren ver en dus het zonlicht kan het LightSail theoretisch ook nog over 13 miljard jaar bereiken en theoretisch versnelt ook dan nog elke foton de snelheid.

Daarnaast moet je bedenken dat bijvoorbeeld de Voyager 1, het eerste ruimtetuig dat ooit ons "zonnestelsel" verliet, inmiddels interstellair vliegt en op een kleine 20 miljard kilometer zit van de zon en aarde, 36 jaar later (kleine omweg maar evengoed en zon-aarde is maar 150 miljoen kilometer/8 minuten lichtreistijd)
Ze (Voyagers 1 & 2 ) krijgen, ondanks dat ze andere kanten op vliegen, nog steeds duidelijk direct licht van de zon, ook al zijn ze dus buiten ons zonnestelsel.Zonlicht bereikt de V1 op 20 miljard kilometer van de zon in zo`n 18 uur.
Hier kan je zien hoe lang de afstanden tot de zon en de aarde zijn tot de Voyagers (en hoe lang een retourtje licht tot de V`s is vanaf aarde, merk ook op dat door de baan van de aarde om de zon een deel van het jaar de afstand tot de V1 kleiner wordt tov de aarde terwijl hij wel wegvliegt van de zon)
Hier wordt uitgelegd dat als de zon uitbarstingen heeft, deze schokgolven een jaar later bij de V1 aankomen (in 2014).

Je snapt dat zulke uitbarstingen/schokgolven het LightSail spacecraft, als dat op 20 miljard kilometer van de zon zou vliegen nog eens extra versnellen, naast de fotonenuitbarstingen die eerder aankomen (na 18 uur al) van dezelfde schokgolven.

Voordat de "zaklamp" uit gaat qua voortstuwingskracht zal het LightSail spacecraft dus zo`n snelheid hebben dat het moeilijk, cq onmogelijk te stoppen is, tenzij het crasht ergens op.
Je hebt met het LightSail eigenlijk een oneindige versnelling, iets dat met de huidige voortstuwingstechniek/verbrandingsmotoren niet kan.

Omgekeerd, vanaf meer dan 4 miljard kilometer afstand (ca 27x zo ver als wij van de zon af staan) ziet de aarde er zo uit voor de Voyager 1 (zonder zon in beeld reflecteert de aarde toch).
(het "blauwe" puntje in de rechter rode band)
Licht reikt ver..........heel ver

[Reactie gewijzigd door Teijgetje op 23 juli 2024 11:44]

[The Zep Man]

Licht-zeilen in de ruimte.
Geniaal om in de ruimte gebruik te maken van een relatief oneindige energiebron voor de voortstuwing van je voertuig.

Ik hoop dat het project slaagt.

Let op de belangrijkste beperking: het werkt effectief alleen in een zonnestelsel, en dan nog het liefst relatief dicht bij een ster. Des te verder van de ster, des te minder fotonen opgepikt zullen worden door het zeil.

Constante voortstuwing, iets dat een zonnezeil biedt, is in de ruimte ook niet echt nodig voor reizen doordat het bijna wrijvingsloos is. Je komt ergens snel door op korte momenten veel energie te gebruiken. Wel zou het bijvoorbeeld gebruikt kunnen worden voor ruimtesondes die je van koerst wilt laten veranderen. Zolang het zeil (en de rest) heel blijft en je er een zonnecel op zet om de apparatuur te voorzien van energie, zou zo'n sonde heel lang mee kunnen gaan.

[Reactie gewijzigd door The Zep Man op 23 juli 2024 11:44]

[Verwijderd]

Constante voortstuwing is wel prettig.
Want daardoor kun je ook constante versnelling krijgen.
Als je afstanden in tijd, kleiner wilt maken is de mogelijkheid om bijna eindeloos te kunnen blijven versnellen prettig.

Naast constant versnellen, zou je als je het mogelijk maakt de hoek van de 'zeilen' te veranderen met energie die je 'zelf' opwekt in de ruimte (zonnepanelen) ook nog eens kunnen zorgen voor constante mogelijkheid om te sturen zonder brandstof.

Daarbij geldt helaas wel dat de sturingskracht, afneemt met de snelheid.

[The Zep Man]

Als je afstanden in tijd, kleiner wilt maken is de mogelijkheid om bijna eindeloos te kunnen blijven versnellen prettig.

Je vergeet dat je in veel situaties ook weer moet vertragen. Tenzij je iets drastisch gebruikt waarop de meeste ruimtevaartuigen niet zijn gebouwd (zoals aerobraking) zal je moeten vertragen op dezelfde manier als dat je snelheid hebt opgebouwd. En dat kost ook veel tijd met een zonnezeil.

[Durandal]

Je kan een airobreak manouvre uitvoeren als je aankomt bij je doel planeet. Als je goed mikt, natuurlijk..

[The Zep Man]

Je kan een airobreak manouvre uitvoeren als je aankomt bij je doel planeet. Als je goed mikt, natuurlijk..

In de aanname dat je doel een planeet met een atmosfeer is, natuurlijk.

[Tranquility]

Als je andere planeten gebruikt om snelheid te maken, wat nu gebeurt met ruimtesondes, kun je deze ook gebruiken om af te remmen. Kwestie van nauwkeurig berekenen. Hoe denk je anders dat sondes in een baan om planeten zoals Jupiter en Saturnus (of Mars) komen en er niet gewoon voorbijvliegen?

[StefanTs]

Waarom moet je op dezelfde manier remmen als dat je versnelt? Je kunt toch een extra motor (en benodigde brandstof) meenemen om te remmen?

[Monochrome]

Dat kan, maar brandstof is erg zwaar. De kleine impuls die geleverd wordt door een zonnezeil is dan nog minder in staat om een versnelling te bewerkstelligen.

Wat wel een optie zou kunnen zijn, is te accelereren met een conventionele raketmotor, deze eventueel zelfs af te koppelen zodra de brandstof op is en er snelheid gemaakt is, en vervolgens af te remmen (eenmaal in de buurt van de bestemming) met een zonnezeil.

[Tranquility]

Beter kun je vertrekken en aankomen met een zonnezeil (want dichtbij de Zon van vertrek en dichtbij de Ster op de plaats van bestemming. In de interstellaire ruimte waar geen licht (en dus geen of heel weinig fotonen zijn) zou je sowieso van andere voortstuwing (ionen/chemische/kernmotor) gebruik moeten maken.

Maar goed, en beetje interstellair ruimteschip zou zo'n enorm groot zeil nodig hebben (vele kilometers groot) om zijn massa te verplaatsen dat dit ondoenlijk zou zijn en je net zo goed van andere voortstuwing gebruik kan maken. De snelheidswinst met gebruik van een dergelijk zeil om het zonnestelsel uit te komen zou nagenoeg nihil zijn.

[Verwijderd]

Let op de belangrijkste beperking: het werkt effectief alleen in een zonnestelsel, en dan nog het liefst relatief dicht bij een ster. Des te verder van de ster, des te minder fotonen opgepikt zullen worden door het zeil.

Een solar sail werkt door het opvangen van de zonnewind. Dit zijn geen fotonen maar protonen, elektronen en andere geladen deeltjes. Die hebben een relatief grote massa en dus een groot moment. Fotonen hebben geen massa en dus geen moment. Fotonen opvangen met een zonnezeil heeft dus geen effect.

Constante voortstuwing, iets dat een zonnezeil biedt, is in de ruimte ook niet echt nodig voor reizen doordat het bijna wrijvingsloos is.

Wat is niet nodig? Hoe langer je voortstuwing hebt des te langer je kunt accelereren en des te sneller je op de plek van bestemming bent. Een bemand ruimteschip dat onafgebroken met 1G versnelt (positief of negatief) heeft als bijkomend voordeel een kunstmatige Aardse zwaartekracht. Zo zou in principe een ruimteschip gebouwd kunnen worden dat volledig zelfvoorzienend is en waarin mensen jarenlang redelijk normaal kunnen functioneren zonder de nadelen van gewichtloosheid.

*edit*
Blijkbaar hebben fotonen wel degelijk een moment ondanks dat hun rustmassa 0 is. I stand corrected.

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 23 juli 2024 11:44]

[Verwijderd]

Je bedoelt impuls. Moment is iets anders.

[Verwijderd]

Nee ik bedoel moment.

[Verwijderd]

Dan heb je het niet goed begrepen.

Een solar sail werkt vanwege de wet van behoud van impuls.
In het Engels is dat "momentum". Komt je verwarring niet daarvandaan?

[.oisyn]

Wat Cheatah zegt. Moment is de maat voor het rotatieeffect van een kracht. Impuls (in het Engels "momentum") is de "hoeveelheid" van beweging. In klassieke mechanica is de formule voor impuls p=mv. Hoewel fotonen geen massa hebben, hebben ze weldegelijk energie. Hun impuls is gelijk aan hun energie gedeeld door de lichtsnelheid, oftewel E/c. Hoogenergetische fotonen met een korte golflengte hebben dus een grotere impuls dan fotonen met een langere golflengte.

[VNA9216]

Tot hij op een gegeven moment bijna stil komt te liggen tussen 2 lichtbronnen op het punt waar ze allebei evenveel energie op het zeil laten vallen. Ik heb geen idee of het een succes word, maar het is mooi dat ze het proberen. Ik ben benieuwd.

[Goldwing1973]

Of je klapt het zeil in voordat de "tegendruk" hoog genoeg wordt om 'm af te remmen.
Vergeet niet dat er voor de rest geen weerstand is in de ruimte, dus iets wat een bepaalde snelheid bereikt heeft zal deze snelheid houden tot het handmatig afgeremd wordt (of tot het tegen iets in de ruimte aanvliegt)

[VNA9216]

Klopt, maar dan heb je als hij geen brandstof heeft dus helemaal geen controle meer over het voertuig. Het lijkt me zeer interssant om te zien hoe goed dit systeem functioneert in ieder geval

[Goldwing1973]

In dit geval is controle ook niet meer nodig, het schip heeft alleen maar als doel (zo lang mogelijk) te vliegen en als hij eenmaal de juiste koers heeft is het voor het controlecentrum een kwestie van spreekwoordelijk achterover hangen en data te analyseren.

[mjz2c00l]

of je gebruikt een zeil wat aan 1 kant reflecteerd

[Cow_tipping]

Nee hoor. Hij zal natuurlijk niet stil komen te liggen maar oneindig heen en weer worden ge-pingpongt.
Het ruimtevaartuig (satteliet is foute benaming in artikel) heeft van ene zonnestelsel tot het andere een positieve versnelling tot ruwweg in het midden. Daarna zal het vaartuig op topsnelheid (misschien wel 1% van de lichtsnelheid) voorlopig een hele tijd met deze snelhied doorrazen. Pas als het vaartuig in de buurt van het andere zonnestelsel begint te komen zal iets van een vertraging gevoeld gaan worden dat de snelheid af gaat nemen.
Van daar af kunnen er twee dingen gebeuren:
1) vaartuig vliegt langs/door het andere zonnestelsel heen zonder voldoende te zijn afgeremd (minder heldere zon dan die van ons)
2) vaartuig wordt nog voor het zonnestelsel volledig afgeremd en terug onze kant opgestuurd.

Wie weet of de electronica aan boord deze reis overleeft en hiervoor gecompenseerd had kunnen worden.

Anderzijds, door halverwege het zonnezeil in te klappen en zonder af te remmen had bij bereiken van het tweede zonnestelsel na deze gepasseerd te hebben de zon van dit 2e stelsel ook als springplank gebruikt kunnen worden om verder te versnellen.

[lv0]

Het wordt pas een uitdaging wanneer dit 'schip' ver genoeg is geraakt.
Wanneer het precies tussen 2 zonnen terecht komt is er een 'oneindige' stilstand.

Tevens lijkt het zeil op de foto volgens mij juist in een hoek te staan die je niet wilt wanneer je wilt zeilen. Je wilt toch het zeil 'voor de wind/zon' hebben?

En om in sterrenkundige termen te blijven, niets is oneindig, de zon dus ook niet.

[Verwijderd]

Ongetwijfeld kan een goede zeiler op tweakers uitleggen dat door zig te zaggen, ook dat probleem overwinbaar is.

[VNA9216]

Bij het zeilen gebruik je dan de weerstand van het water om zo toch vooruit te komen met de wind zijwaards in je zeilen. Ik denk niet dat het in de ruimte zo zal werken.

[Goldwing1973]

In theorie zou je -als je 2 sterren links en rechts van je hebt- de zonnezeilen zo kunnen draaien dat je op die manier kan sturen en ook vooruit kan gaan (soort van balanceren van het licht van de twee sterren)
Dus de weerstand van water gaat niet op, maar er is wel een mogelijkheid.

[lv0]

Je bedoelt mss overstag gaan en zodoende laveren?

[FreezeXJ]

Nadeel is dat je bij laveren (of opkruisen) een tegendruk uitoefent op het water (via je kiel), en dat gaat je in de ruimte niet lukken. Daar zeil je alleen 'plat voor laken', en dat beperkt de kunstjes een beetje.

[Verwijderd]

Laveren kan inderdaad niet in de ruimte maar we kunnen wel slingshots om planeten en andere hemellichamen uitvoeren; of wellicht makkelijker door het zwaartekrachtveld van een hemellichaam te gebruiken om de richting iets aan te passen. Dus met een beetje slim plannen heb je toch enige flexibiliteit in richting met een zonnezeil.

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 23 juli 2024 11:44]

[Maruten]

Nee... De zon van het vertrekpunt heeft al veel meer kracht uitgeoefend op het zeil. Dus als het schip tussen twee identieke zonnen zou vliegen, zou het op precies dezelfde plek in spiegelbeeld bij de andere zon uitkomen (er vanuit gaande dat er geen andere krachten spelen).

[Durandal]

Het wordt pas een uitdaging wanneer dit 'schip' ver genoeg is geraakt.
Wanneer het precies tussen 2 zonnen terecht komt is er een 'oneindige' stilstand.

Spiegelglas gebruiken?

[boner]

Het is wel 100% "voor de wind" zeilen. Dus als je ergens heen wilt, moet je akelig nauwkeurig gemikt beginnen. Bijsturen kan alleen met een normale raketmotor en dan gaat het zeil er als een trage spinaker achteraan. Het is dus verduiveld lastig sturen.

Remmen kan niet. Het is in het zonnestelsen alleen maar handig als een fly-by raket. Even zoals voyager een paar rondjes rond een planeet draaien zal er niet bij zijn.

[Standeman]

Waarom zou je niet kunnen remmen? Wanneer je dichtbij een ander zonnestelsel komt kan je prima remmen, een kwestie van voldoende fotonen in tegengestelde richting zien te vinden. De principes zijn verder niet heel anders dan windzeilen m.u.v. de weerstand, je zal waarschijnlijk zelfs tegen de fotonenstroom in nog kunnen zeilen door te zigzaggen.

[FreezeXJ]

Voor het betere manouvreren heb je dan de zwaartekracht van planeten/sterren nodig, daar kun je best goed gebruik van maken, zoals ook de Voyagers etc doen. Die hebben lang niet voldoende brandstof aan boord om zelf alles te accelereren en af te remmen, die gebruiken de slingshot-methode, en besparen zo op de benzine

[cbravo2]

Je zou toch hopen dat zo'n systeem een watchdog heeft...

[Verwijderd]

De watchdog aan boord van de ruimtesonde zal waarschijnlijk de oorzaak zijn van de "spontane" reboot.

[Homer J.Simpson]

Zelfs bij een versnelling van 1G constant duurt het 4 +jaar voordat je ergens In de buurt van de lichtsnelheid komt. Bij een trip naar de dichtstbijzijnde ster zul je halverwege moeten beginnen afremmen en dan ruwweg 6 jaar nodig hebben voor een enkele reis. Dit lijkt me derhalve vrij nutteloos...

[Countess]

ruim binnen een mensen leven een zonde naar een ander sterrenstelsel kunnen sturen lijkt je nutteloos?

jammergenoeg haal je die constante acceleratie niet. hoe verder je van de zon af komt hoe kleiner de acceleratie zal worden.

voor reizen naar andere sterrenstelsels met een zonnezeil wordt meestal iets bedacht met lazers die het zeil over langere afstand van de nodige energie voorzien. maar dat is nog toekomst muziek, want zo ver zijn we nog niet.

[Reactie gewijzigd door Countess op 23 juli 2024 11:44]

[Ariewtf]

Dit doet mij denken aan Star Trek Deep Space Nine waar sisko een soort gelijk ruimteschip her bouwt.

http://en.memory-alpha.wikia.com/wiki/Bajoran_lightship

is de theorie een beetje anders maar toch .

[Reactie gewijzigd door Ariewtf op 23 juli 2024 11:44]

[Eelco.L.]

heel fijn om te horen dat het probleem zichzelf heeft opgelost. Het is al lastig genoeg voor non-profit organisaties zoeits te bereiken. Top

[Jaco69]

Zou zo'n groot zeil ook gebruikt kunnen worden om veel zonlicht op zonnecellen te concentreren? Het levert dan misschien minder stuwing op maar de energie kan dan voor een andere stuwing gebruikt worden.