Calculatrice de pression de radiation et de voile solaire
Force, pression et accélération produites par la lumière du Soleil sur une voile à une distance donnée du Soleil, pour toute réflectivité et inclinaison.
Résultats
Ce que fait cet outil
La lumière transporte une quantité de mouvement : elle pousse donc ce qu'elle frappe. Près de la Terre, le Soleil exerce environ 4,5 micropascals sur une surface noire et le double sur un miroir parfait. C'est minuscule, mais cela ne s'arrête jamais et ne consomme aucun carburant. LightSail 2 de la Planetary Society, un cubesat de 5 kg doté d'une voile de 32 m², a démontré en 2019 une accélération de quelques centièmes de millimètre par seconde carrée, proche de ce que donne cette calculatrice. La poussée faiblit avec le carré de la distance au Soleil et, pour une voile plane inclinée, avec le carré du cosinus de l'inclinaison ; la composante latérale de la lumière absorbée et la courbure réelle de la voile sont ignorées.
Formule
F = (1 + R) × I × A × cos²θ ÷ c · I = 1361 W/m² ÷ d²
Variables
| Symbole | Signification | Unité |
|---|---|---|
d | Distance au Soleil | AU |
a | Surface de la voile face au Soleil | m² |
rf | Réflectivité (0 = noir, 1 = miroir parfait) | — |
m | Masse de l'engin | kg |
th | Inclinaison de la voile par rapport au Soleil | ° |
F | Force sur la voile (perpendiculaire) | mN |
IR | Intensité du Soleil à cet endroit | W/m² |
P | Pression de la lumière | µPa |
AC | Accélération | mm/s² |
DV | Vitesse gagnée par jour | m/s |
Exemple résolu
- Distance au Soleil1 AU
- Surface de la voile face au Soleil32 m²
- Réflectivité (0 = noir, 1 = miroir parfait)0,9
- Masse de l'engin5 kg
- Inclinaison de la voile par rapport au Soleil0 °
- Force sur la voile (perpendiculaire)0,2760 mN
- Intensité du Soleil à cet endroit1361,0 W/m²
- Pression de la lumière8,626 µPa
- Accélération0,0552 mm/s²
- Vitesse gagnée par jour4,77 m/s
Limites
- La formule suppose des conditions idéales : pas de frottement, pas de résistance de l'air et pas de pertes de rendement sauf si vous les saisissez.
- Le résultat est une estimation fondée uniquement sur les valeurs saisies. Les situations réelles comportent souvent des facteurs que cette calculatrice ignore.