4 december 2016

“Het is mogelijk om binnen een paar dagen naar Mars te reizen”

Mars, de Rode Planeet, blijft tot de verbeelding spreken. NASA is van plan om in de jaren ’30 een bemande missie naar de planeet te sturen, maar hoe kunnen we daar het beste heen? In een nieuwe NASA-video wordt de mogelijkheid verkend om gebruik te maken van lasers! Hierbij wordt eerst een vloot van satellieten gelanceerd, met krachtige lasers aan boord. Met die lasers ‘schiet’ je dan op een ruimteschip, waarbij de laserfotonen het ruimteschip kunnen voortstuwen tot wel 30 procent de lichtsnelheid. Hiermee ben je binnen een paar dagen bij Mars! Ik ben me ernstig aan het afvragen hoe je weer moet afremmen, maar dat terzijde. Ook interstellaire reizen behoren met die technologie tot de mogelijkheden, aangezien je daarmee in 20 jaar tijd bij de dichtstbijzijnde ster kunt arriveren. Interessant, maar of het er ooit van gaat komen? Ik weet het niet. Het is in ieder geval w

Reacties

  1. Ik dacht in dat artikel van Nasa gelezen te hebben dat ze lasers vanaf de aarde wilden gebruiken. Heb ik dat fout?

    Leek mij ook logischer want als je voorstuwing door lasers vanaf satellieten wilt uitvoeren, krijgen volgens mij die satellieren toch ook een tegenkracht waardoor die de ander kant uitgaan? Of heb ik dat ook verkeerd begrepen?

  2. Fotonen hebben geen massa maar wel momentum……bij inslag….niet als je ze laat vertrekken. Anders zou dat ruimteschip net zo goed een laser achteruit kunnen schieten. Denk ook aan de solarsail ontwerpen die met een eigen meegevoerde laser op het zeil schieten voor extra stuwkracht (als de Zon inmiddels te ver weg staat)

    • Dat is niet helemaal correct, de wet van behoud van impulsmoment geld net zo goed ook bij het uitzenden van fotonen.
      De laser ondervind een soort terugslag en het ruimteschip zou dan inderdaad ook net zo goed een laser achteruit kunnen schieten. Maar dan moet het wel zijn eigen krachtbron en gigantische lasers meenemen en je kunt de lasers niet meer repareren of vervangen halverwege de reis.

      • Appels met peren……. 🙂

        Als je een stalen knikker in de ruimte een duwtje geeft van 1 newton, is het behoud van impulsmoment wat je noemt inderdaad aanwezig. Maar fotonen krijgen helemaal geen duwtje. Zodra een foton ontstaat kan het maar een ding doen, en dat is bewegen met de snelheid van het licht, zonder naar die snelheid toe te moeten accelereren. Een atoom die van een hoger naar lager energieniveau duikt, spuugt een foton uit van bepaalde golflengte/frequentie, dus energiewaarde. Het veroorzaakt geen tegendruk van dezelfde kracht tegen het atoom dat de foton maakte. (er is wel sprake van een kleine “recoil” wat bv de Pioneer-10 anomalie kon verklaren)

        Lasers hebben inderdaad wel wat tegendruk, maar door de wijze waarop ze het licht focussen, met spiegels. Maar het is niet 1-op-1….de tegendruk van de laser is niet gelijk aan de impact die diens fotonen op een zeil afgeven. Moeten de satellieten uit dit artikel ook een aandrijving hebben aan de achterkant om de terugslag van de laser te compenseren? Kan er een zonnezeil bestaan die zijn eigen laser bij zich heeft wat op zijn eigen zeil schiet? Die zou dus exact nul voortstuwing geven, als de tegendruk gelijk was aan de druk op het zeil. Dergelijke zeilen zijn wel ontworpen.

        Een zonnezeil werkt niet met het foto-elektrisch effect. Het zeil zal de fotonen maximaal reflecteren en niet absorberen. Het licht wat het reflecteert verliest een beetje energie en zal een lagere frequentie/hogere golflengte krijgen, dus roodverschuiven. Het stukje energieverlies van de foton is de energie die overgedragen is aan het zeil. Om af te remmen hoeft het alleen maar tegen het licht in te reizen. De gereflecteerde fotonen krijgen een iets hogere frequentie/kleinere golflengte, dus energie-winst….dus blauwverschuiving. Die winst gaat ten koste van het zeil, wat dus zal afremmen. Per saldo is die rood- en blauwverschuiving klein en dus de energie overdracht ook. Dus….als er sprake is van behoud van impulsmoment zoals je schrijft, zou de push die de laser zelf krijgt veel en veel groter zijn als die het zeil ontvangt.

        Het behoud van impuls zoals je beschrijft, is geldig als je werkt met een factor “m”, massa, en dat hebben fotonen niet…en je hoeft ze ook niet naar lichtsnelheid te accelereren.

        Ik kan het net zo makkelijk mis hebben!! en een reactie is dan welkom.

        • Je beschrijving van de rood verschuiving die plaats zal vinden bij reflectie op een bewegend zeil klopt.

          Echter, een knikker en een foton houden zich allebei gewoon aan de wetten van behoud van impuls en behoud van energie. Je zegt zelf al dat een aangeslagen atoom wat een foton uitzend ‘recoil’ ondervindt. Dat betekent dat het foton wel degelijk een duwtje geeft. De ‘recoi’ wordt gegeven door de wet van behoud van impuls: de impuls van het atoom nadien is gelijk aan de impuls van het foton, met tegengesteld teken. Als het atoom knikkers zou uitzenden in plaats van fotonen zou het niet anders zijn.
          Ook voor een laser zijn deze wetten net zo geldig, en het maakt niet uit of het licht door spiegels gefocussed wordt of niet. De fotonen hebben impuls, en als deze allemaal in een richting worden weggestraald dan krijgt de laser dezelfde impuls als de fotonen, in tegengestelde richting (‘recoil’).
          En ja, de lasersatellieten moeten wel degelijk een aandrijving krijgen om de impuls van de fotonen te compenseren willen ze niet van positie/baan veranderen.
          Een zonnezeil met zijn eigen laser zou prima werken. De laser vuurt op het zeil, de fotonen worden gereflecteerd naar achteren, de ruimte in. Ze dragen daarbij een beetje energie/impuls over op het ruimtevaartuig (zeil + laser). De totale impuls van de fotonen die naar achter worden weggestraald is ook hier weer gelijk aan de impuls van het ruimteschip (met tegengesteld teken). Echter, je hebt het zeil dan niet echt nodig natuurlijk. Je kunt de laser net zo goed omkeren en direct naar achteren laten vuren.
          Het klopt dat de door de fotonen op het zeil overgedragen impuls niet gelijk is aan de impuls die de laser ondervind. Bij reflectie verandert de impuls van de fotonen van teken en de impuls van het zeil wordt dus bijna 2 keer zo groot (in magnitude) als die van de fotonen, en dus ook bijna twee keer zo groot als die van de laser. De totale impuls blijft nog immer gelijk, want de impuls van de laser + de gereflecteerde fotonen (beide bewegen ‘naar achteren’) is gelijk aan die van het zeil (voorwaarts).

          • 1:0 voor jou!!

            Mijn eigen aantekeningen van vorig jaar nota bene….kan wel janken haha

            Conservation of momentum / Recoil speed of a H atom
            H atom mass 1.67e-27 kg
            Emits photon at wavelength 357 nm

            Momentum photon = h / λ = 6.63e–34 / 3.57e–7 = 1.86e–27 kgm/s

            Momentum in the opposite direction of the H atom
            V = 1.86e–27 / 1.67e–27 = 1.11 m/s

  3. EnceladusEnceladus zegt:

    Als je een voorwerp kunt versnellen door het met laserstralen te beschieten, dan kun je het daar ook weer mee afremmen (mits de Middelbareschool natuurkunde ‘actie = reactie’ nog altijd geldt). Dus lijkt me de oplossing om eerst op conventionele wijze een satelliet naar Mars te sturen die in staat is om krachtige laserstralen te produceren. Dan kan die het aanstormende ruimtevaartuig dat we later sturen netjes afremmen.

    groet,
    Gert (Enceladus)

  4. In een versie van deze door lichtzeilen voortgestuwde ruimteschepen wordt afgeremd na het bereiken van een andere ster door eerst om te keren door gebruik te maken van de magnetische velden rond de ster en dan vervolgens met dezelfde lasers het schip af te remmen. Bij mars zal dat niet gaan. Met 30% van c schiet je mars in een fractie van een seconde voorbij.

    Een ander probleem met dit soort snelheden waar niks over wordt gezegd is dat ieder rondzwevend minuscuul stofdeeltje dat je tegenkomt een bijna niet te stoppen kogel wordt. Gewoon interstellair waterstofgas wordt bij deze snelheid een intense bron van straling uit de richting waarin je beweegt. Het is heel lastig om je daartegen te beschermen.

  5. Beetje oud nieuws.

    http://www.scientias.nl/de-eerste-stap-naar-interstellaire-ruimtereizen-is-gezet/

    Ik vraag me trouwens af hoe je dan weer terug komt. Het werkt toch maar in 1 richting?

  6. waarom niet verplaatsen via zwaartekracht beheersing ?

    verplaatsen via noord en zuid van zwaartekracht waardes afstoten / aantrekken zonder elektromagnetisme maar onderzoeken hoe dit tot stand en ontwikkeld kan worden zodat we ons snel in de ruimte kunnen verplaatsen door middel van aanwezige zwaartekracht .

    fiction can be science in the future

  7. Het meest handig is om het ruimteschip van een laserkanon te voorzien, dit laserkanon kan al eerder in een
    baan om de Aarde geschoten worden, en later aan het ruimteschip gekoppeld worden. Het zelfde geldt natuurlijk voor de energiebron v/h laserkanon (kleine kerncentrale?)

Geef een reactie