Calculadora de la Presión de Radiación y la Vela Solar
Fuerza, presión y aceleración que la luz del Sol produce sobre una vela a una distancia dada del Sol, para cualquier reflectividad e inclinación.
Resultados
Qué hace esta herramienta
La luz lleva cantidad de movimiento, así que empuja aquello en lo que incide: cerca de la Tierra, la luz solar ejerce unos 4,5 micropascales sobre una superficie negra y el doble sobre un espejo perfecto. Es diminuto, pero nunca se detiene y no gasta combustible. El LightSail 2 de la Planetary Society, un cubesat de 5 kg con una vela de 32 m², demostró en 2019 una aceleración de unas centésimas de milímetro por segundo al cuadrado, cerca de lo que da esta calculadora. El empuje disminuye con el cuadrado de la distancia al Sol y, en una vela plana inclinada, con el coseno al cuadrado de la inclinación; se omite la parte lateral de la luz absorbida y la curvatura real de la vela.
Fórmula
F = (1 + R) × I × A × cos²θ ÷ c · I = 1361 W/m² ÷ d²
Variables
| Símbolo | Significado | Unidad |
|---|---|---|
d | Distancia al Sol | AU |
a | Área de la vela orientada al Sol | m² |
rf | Reflectividad (0 = negro, 1 = espejo perfecto) | — |
m | Masa de la nave | kg |
th | Inclinación de la vela respecto al Sol | ° |
F | Fuerza sobre la vela (perpendicular) | mN |
IR | Intensidad de la luz solar en ese punto | W/m² |
P | Presión de la luz | µPa |
AC | Aceleración | mm/s² |
DV | Velocidad ganada por día | m/s |
Ejemplo resuelto
- Distancia al Sol1 AU
- Área de la vela orientada al Sol32 m²
- Reflectividad (0 = negro, 1 = espejo perfecto)0,9
- Masa de la nave5 kg
- Inclinación de la vela respecto al Sol0 °
- Fuerza sobre la vela (perpendicular)0,2760 mN
- Intensidad de la luz solar en ese punto1361,0 W/m²
- Presión de la luz8,626 µPa
- Aceleración0,0552 mm/s²
- Velocidad ganada por día4,77 m/s
Limitaciones
- La fórmula supone condiciones ideales: sin pérdidas por fricción, sin resistencia del aire y sin pérdidas de rendimiento salvo que las introduzca.
- El resultado es una estimación basada solo en los valores introducidos. Las situaciones reales suelen incluir factores que esta calculadora desconoce.