Avanzado Impulso por fotones

[Richard R Richard]

Me pueden recordar como es la formula de la fuerza de reacción que hace un puntero láser al emitir un fotón? el impulso o variación de momento lineal sería $\hbar \nu$no?

esto viene a colación de una idea de como frenar una nave a vela solar de http://forum.lawebdefisica.com/threa...3xima-Centauri

mi idea es que la tensión del circuito se logra usando una capa fotovoltaica en la vela expuesta a radiación y emitiendo en dirección contraria a la dirección la velocidad.

puede entonces esto provocar la fuerza para desacelerar con el tiempo suficiente? la verdad no se como se hace el calculo. o si es irrisoria la cantidad que se puede emitir,

de ese modo freno y acelero mas rápido, aunque no se si es efectivo.(si no ya lo hubieran pensado pero no se entonces porque lo descartan)

un laser de 10mW que fuerza provocaria?

[Mossy]

Re: Impulso por fotones

Hola,

se me ocurre (recordando un ejercicio de electrodinámica relativista) que, dado que para el fotón $E=pc$, la fuerza máxima será $\displaystyle F=\frac{dp}{dt}= \frac{1}{c} \frac{dE}{dt}= \frac{P}{c}$

Saludos

[Richard R Richard]

Re: Impulso por fotones

gracias Mossy

de ese modo puedo calcular una aceleración de

$a=-\dfrac Fm=\dfrac{P}{cm}=-\dfrac{.01kgm^2/s^3}{299792458 m/s.0.089kg}=-\notcien{3,747}{-10}m/s^2$

En un año baja 11cm/s la velocidad.... bueno por eso no lo usan para frenar ni acelerar nada. Por eso existe el motor ionico,

Tendria que tener una Potencia al menos 10 millones de veces superior para que sea util.

[Alriga]

Re: Impulso por fotones - Velas de luz

Los Radiotelescopios detectan esporádicamente desde 2007 Ráfagas Rápidas de Radiofrecuencia, Fast Radio Bursts (FRB) en inglés. Son pulsos de radiofrecuencia de gran intensidad que duran solo unos pocos milisegundos. El fenómeno físico que los crea es por ahora desconocido, lo único que se sabe es que el origen de los detectados está fuera de nuestra galaxia.

Pues bien, (agarraos al asiento): Abraham Loeb, del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics y Manasvi Lingam, de la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences han escrito un estudio que se publicará en Astrophysical Journal Letters, en el que sugieren que los Fast Radio Bursts FRBs, pueden ser pulsos artificiales destinados a impulsar vehículos extraterrestres dotados de velas fotónicas:

Examinamos la posibilidad de que los Fast Radio Bursts (FRBs) se originen en la actividad de civilizaciones extragalácticas. Nuestro análisis muestra que haces utilizados para impulsar grandes velas fotónicas podrían tener parámetros que son consistentes con los FRBs. El diámetro característico del emisor del haz se estima mediante una combinación de restricciones energéticas y de ingeniería, y ambos enfoques, de forma intrigante, conducen a un resultado similar que está en la escala de un gran planeta rocoso.
Además, la frecuencia óptima para alimentar la vela de luz se demuestra que es similar a las frecuencias detectadas en los FRBs. Estas «coincidencias» dan cierta credibilidad a la posibilidad de que los FRB sean de origen artificial.
También se muestran otras cantidades relevantes, tales como la masa característica de la vela de luz, y la velocidad angular del haz. Mediante el uso de la tasa de cadencia de los FRB, inferimos límites superiores en la cota de FRBs de civilizaciones alienígenas en una galaxia típica.
Se discute brevemente la posibilidad de detectar señales más débiles y se estima el tiempo de espera para un evento FRB excepcionalmente brillante en la Vía Láctea

El paper en Arxiv: Fast Radio Bursts from Extragalactic Light Sails

La nota de prensa en la web del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics: Could Fast Radio Bursts Be Powering Alien Probes?

¡Que os divirtáis! saludos.

[Richard R Richard]

Re: Impulso por fotones

Aha!! con que has prendido el ventilador , aqui va la rafaga de ideas al respecto....

El proyecto Breakthrough starshot intenta impulsar naves de $\notcien {1}{-1}kg$ y los creadores del articulo de ARXIV dicen que los supuestos rayos son lo suficientemente potentes para impulsar una nave de $\notcien {1}{9}kg$ .... vaya navecita tiene las visitas... o una importante diferencia de potencias.

Que el escaso tiempo de duración se debe a que es un rayo direccionado y en rotación ,desde el origen claro, que justo ha apuntado sobre la trayectoria terrestre proyectándose solo unos milisegundos, ... bueno con 4 sensores de esos mismos usados dispuestos en forma tridimensional alrededor del globo, se puede saber el $\Delta t$ entre cada uno de los sensores , pudiendo estimar la posición del "faro" y su velocidad angular. Si no hay $\Delta t$ adiós suposición.... Para ejemplo tenemos LIGO que detectó las ondas gravitacionales mucho mas difíciles de captar.

La alta periodicidad (17 casos) y la baja probabilidad de asestar en la tierra(ni quiero calcular cuantos segundos de arco solido desarrolla un laser) esos eventos me hace pensar que hay mucho tráfico en nuestra dirección.... Me parece que las estimaciones a veces pasan de moda, una supernova era esperada cada 1 siglo y resulta que hubo ya dos en Sagitario en poco tiempo....

Por otro lado, el hilo lo abri con la intención de probar si es posible la impulsión o el frenado de la micronave, usando como medio potencia el encendido de un láser a bordo, no desde el exterior, aún así también podría decirse que la tierra recibe los FRB cuando las visitas se estan yendo.

Pero lo singular es la frecuencia los láseres visibles tienen frecuencias de $\notcien {1}{14}Hz$ y lo detectado tiene pocos GHz ...no me queda clara esa suposición para decir que una cosa es similar a la otra, para que se les ocurra publicar el articulo.... no lei nada de corrimiento al rojo, para lo cual hubiesen sido emitido hace tiempo en una galaxia muy muy lejana!!!...

The mean spectrum of FRBs is observed to be Gaussian-shaped, centered on a frequency of a fewGHz

[Penrose]

Re: Impulso por fotones - Velas de luz

Pues bien, (agarraos al asiento): Abraham Loeb, del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics y Manasvi Lingam, de la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences han escrito un estudio que se publicará en Astrophysical Journal Letters, en el que sugieren que los Fast Radio Bursts FRBs, pueden ser pulsos artificiales destinados a impulsar vehículos extraterrestres dotados de velas fotónicas:

Examinamos la posibilidad de que los Fast Radio Bursts (FRBs) se originen en la actividad de civilizaciones extragalácticas. Nuestro análisis muestra que haces utilizados para impulsar grandes velas fotónicas podrían tener parámetros que son consistentes con los FRBs. El diámetro característico del emisor del haz se estima mediante una combinación de restricciones energéticas y de ingeniería, y ambos enfoques, de forma intrigante, conducen a un resultado similar que está en la escala de un gran planeta rocoso.
Además, la frecuencia óptima para alimentar la vela de luz se demuestra que es similar a las frecuencias detectadas en los FRBs. Estas «coincidencias» dan cierta credibilidad a la posibilidad de que los FRB sean de origen artificial.
También se muestran otras cantidades relevantes, tales como la masa característica de la vela de luz, y la velocidad angular del haz. Mediante el uso de la tasa de cadencia de los FRB, inferimos límites superiores en la cota de FRBs de civilizaciones alienígenas en una galaxia típica.
Se discute brevemente la posibilidad de detectar señales más débiles y se estima el tiempo de espera para un evento FRB excepcionalmente brillante en la Vía Láctea

La verdad es que es una posibilidad fascinante, aunque tampoco me importaría que su causa fuera una sobre la que leí hace poco:

Un blitzar (me encanta la idea por la increíble posibilidad de que la fuerza centrífuga de un púlsar le permitiera aguantar el colapso en un agujero negro bajo su propia fuerza gravitacional)

Saludos,
Penrose

[Alriga]

Re: Impulso por fotones

... el hilo lo abrí con la intención de probar si es posible la impulsión o el frenado de la micronave, usando como medio potencia el encendido de un láser a bordo, no desde el exterior, ...

Ups, perdona, no me fijé bien, si lo hubiese visto habría abierto un hilo nuevo.

... me parece que las estimaciones a veces pasan de moda, una supernova era esperada cada 1 siglo y resulta que hubo ya dos en Sagitario en poco tiempo....

No, en Sagitario en 2015 aparecieron 2 Novas, no Supernovas. Cada año aparecen unas 40 novas sólo en nuestra galaxia. En cambio la tasa de Supernovas en una galaxia sí es de aproximadamente 1 por siglo como dices. Las dos últimas que aparecieron en nuestra galaxia fueron en 1572 (SN 1572 o la supernova de Tycho Brahe) y en 1604 (SN 1604 o la Supernova de Kepler)

Ya ves, es lo que tienen las estadísticas, 2 supernovas en 32 años, y ahora llevamos esperando 413 años sin ninguna.

... La verdad es que es una posibilidad fascinante, aunque tampoco me importaría que su causa fuera una sobre la que leí hace poco: Un blitzar ...

Sí, he leido sobre "blitzars" Yo diría que casi cualquier cosa es más probable que la hipótesis de Loeb-Lingam

Saludos.

[Penrose]

Re: Impulso por fotones

Sí, he leido sobre "blitzars" Yo diría que casi cualquier cosa es más probable que la hipótesis de Loeb-Lingam

Saludos.

No te voy a negar que es altamente especulativo, pero puestos a soñar...

Saludos

[Julián]

Re: Impulso por fotones

Pero lo singular es la frecuencia los láseres visibles tienen frecuencias de $\notcien {1}{14}Hz$ y lo detectado tiene pocos GHz ...no me queda clara esa suposición para decir que una cosa es similar a la otra, para que se les ocurra publicar el articulo.... no lei nada de corrimiento al rojo, para lo cual hubiesen sido emitido hace tiempo en una galaxia muy muy lejana!!!...

Pues claro ya que el momento del fotón es $\frac{h \nu}{c}$, a mayor frecuencia mayor momento pero hay que llegar a una relación donde la radiación no "queme" la vela solar y eso dependerá de la reflectividad de esta, la cual depende del material. Ahora bien, a mayor frecuencia más directivo puede ser un emisor laser.

Por otro lado, el hilo lo abri con la intención de probar si es posible la impulsión o el frenado de la micronave, usando como medio potencia el encendido de un láser a bordo, no desde el exterior, aún así también podría decirse que la tierra recibe los FRB cuando las visitas se estan yendo.

Si si es posible, me acuerdo de un ejercicio que había en el Resnik vol 2, de un astronauta de 75Kg que el jetpack se le había quedado sin combustible y podía tirar una linterna que pesaba tanto y era de x potencia y b longitud de onda o encenderla en la dirección opuesta a la nave, para llegar a la misma que estaba a tantos metros. No no acuerdo cuanto daba ese ejercicio (ni como era bien el enunciado) la cuestión es que la linterna algo así de 10W a una frecuencia que era en el visible, generaba una aceleración tán minúscula.

Ahora si es un laser rojo (650 nm ) con una potencia de 1MW. Produce un momento de 0.003 kg*m/s. Digo un laser ya que es un sistema que tiene una única longitud de onda y por lo tanto más facil de calcular. Pero con apuntar una fuente lumínica en la dirección opuesta al movimiento es suficiente para poder desacelerar. Si enciendes un puntero laser de 5 mW con la mano, esta para quedar quieta tiene que generar un momento de $1*{10}^{-11} Kg m/s$, en la misma dirección que la luz.

[Richard R Richard]

Re: Impulso por fotones

Ups eran novas ...nomas...

Ups, perdona, no me fijé bien, si lo hubiese visto habría abierto un hilo nuevo.

Nada que perdonar, por el contrario,gracias , siempre espero que alguien se anime a orientarme donde voy sin rumbo, o ampliar el tema, la lectura de un tema relacionado puede llevar a entender lo que realmente se esta buscando, tanto a mi o a los que les interese luego, en definitiva eso parte de lo que hacemos pasando por aquí.

Pues claro ya que el momento del fotón es $\frac{h \nu}{c}$, a mayor frecuencia mayor momento pero hay que llegar a una relación donde la radiación no "queme" la vela solar y eso dependerá de la reflectividad de esta, la cual depende del material. Ahora bien, a mayor frecuencia más directivo puede ser un emisor láser.....

Ahora si es un láser rojo (650 nm ) con una potencia de 1MW. Produce un momento de 0.003 kg*m/s. Digo un láser ya que es un sistema que tiene una única longitud de onda y por lo tanto más fácil de calcular. Pero con apuntar una fuente lumínica en la dirección opuesta al movimiento es suficiente para poder desacelerar. Si enciendes un puntero laser de 5 mW con la mano, esta para quedar quieta tiene que generar un momento de $1*{10}^{-11} Kg m/s$, en la misma dirección que la luz.

Es una lastima que sea tan baja la aceleración,aun que de otro modo el universo sería muy pero muy distinto.

es más probable que la hipótesis de Loeb-Lingam

Aver si ellos se animan en ARXIV, porque no yo a formular esta idea...., todo viene a colación de una algo que tengo en mente desde hace unos meses, cuando encendieron la mecha en el hilo de Light Sail, mas tarde con el otro hilo del Planeta Proxima Centauri

Resumo y les cuento lo que este "loco" le envió a los del proyecto Breacktrough Iniciatives en( porfiado y adrede ,español por supuesto), a su página que al parecer tiene cierto ida y vuelta con el público. Y como por ahora, apretar las teclas es económico ....

[FONT=&amp]Suponiendo que lancen 1000000 de nano naves, es claro que no todas partirán al mismo momento, pero siendo posible dominar la aceleración y dirección dadas a cada una , variando la potencia o el tiempo de impulso, entonces es posible garantizar que un buen número llegaran todas juntas (mismo dia , hora y mas o menos unos minutos) a una región , supongamos circular de 1UA, con un retraso que se intentara sea mínimo.[/FONT]
[FONT=&amp]Mediante el uso de radiofrecuencia , al estilo de los GPS, ubicaran a las que estén mejor posicionadas, e independientemente del fin que se le de a los láseres a bordo, se puede hacer ,utilizar una fracción del millón de láseres disponibles para apuntar a la vela de una o varias naves, con el propósito de reducir su velocidad, suponiendo un 80% sobrevivan al viaje se pueden tener 800000 W apuntando a una sola nave, no es mi intención aburrir con cálculos , pero con 24 hs de exposición se pueden impulsar 6 o 7 naves , a órbitas gravitacionalmente estables, (elípticas al menos). [/FONT]
[FONT=&amp]Si la vela puede recargar la batería esas naves enviaran información durante mucho mas tiempo. [/FONT]
[FONT=&amp]Quizá peco en desconocer el tiempo que puede durar la batería del láser,que impondrá un límite práctico a la idea.[/FONT]
[FONT=&amp]Es lógico que todo lleva una serie de cálculos, programas de comunicación entre naves, pero sin mas precisiones es solo una linda idea que quería aventurarles, y me gustaría saber si no es molestia, si el tema ya ha sido analizado y descartado, pues me encantaría saber en que falla mi argumento.... saludos , exito, y gracias por leer.

[/FONT]

hace un par de tardes me pareció que tenía lógica y me anime preguntar, aunque se que difícil de hacer en la práctica, sabemos que de lo que estan haciendo nada es facil, así que ...

Ya les contare que contestan,si lo hacen, hasta ahora esta visible en una pobre re-re-traduccion al español,

Supongo que lo peor de la idea es la precisión: a medida que el tiempo transcurre, la nave se aleja mucho muy rápidamente para que se pueda seguir siendo certero con un laser.Aunque con 800000 intententando atinar a la vez, quizá sea posible mantener una media de intensidad que reduzca notablemente la velocidad de algunas naves.

Espero que el post no raye la pseudociencia y acabe en la basura ,sino pasarlo a la barra si merece la pena.

O a ver quien mejora , supera o rebate mis cálculos


Saludos

[Richard R Richard]

Re: Impulso por fotones

Creo que su respuesta fue mi no entender castellano.....

Muchas gracias por su pregunta. Hemos diseñado el sistema para lanzar un vehículo cada día. Esto dimensiona gran parte del uso de energía del sistema. Desde el tamaño de la instalación de almacenamiento de energía hasta el tamaño de las instalaciones de generación de energía. Este sistema será capaz de mover material alrededor del sistema solar. En órbita terrestre o hacia Plutón. Debe ser una bendición para la exploración. Sondas a Marte en días Júpiter en semanas Plutón en meses. El uso de la tecnología de la información para comunicarse entre las naves sin duda nos ayudará a alcanzar nuestros objetivos.