Calculadora da Pressão de Radiação e da Vela Solar
Força, pressão e aceleração que a luz do Sol produz numa vela a uma dada distância do Sol, para qualquer refletividade e inclinação.
Resultados
O que faz esta ferramenta
A luz transporta quantidade de movimento, por isso empurra aquilo em que bate: perto da Terra, a luz solar faz cerca de 4,5 micropascais numa superfície preta e o dobro num espelho perfeito. É minúsculo, mas nunca pára e não gasta combustível. O LightSail 2 da Planetary Society, um cubesat de 5 kg com uma vela de 32 m², demonstrou em 2019 uma aceleração de umas centésimas de milímetro por segundo ao quadrado, perto do que esta calculadora dá. O empurrão diminui com o quadrado da distância ao Sol e, numa vela plana inclinada, com o quadrado do coseno da inclinação; fica de fora a parte lateral da luz absorvida e a curvatura real da vela.
Fórmula
F = (1 + R) × I × A × cos²θ ÷ c · I = 1361 W/m² ÷ d²
Variáveis
| Símbolo | Significado | Unidade |
|---|---|---|
d | Distância ao Sol | AU |
a | Área da vela virada ao Sol | m² |
rf | Refletividade (0 = preto, 1 = espelho perfeito) | — |
m | Massa da nave | kg |
th | Inclinação da vela em relação ao Sol | ° |
F | Força na vela (perpendicular) | mN |
IR | Intensidade da luz solar nesse ponto | W/m² |
P | Pressão da luz | µPa |
AC | Aceleração | mm/s² |
DV | Velocidade ganha por dia | m/s |
Exemplo resolvido
- Distância ao Sol1 AU
- Área da vela virada ao Sol32 m²
- Refletividade (0 = preto, 1 = espelho perfeito)0,9
- Massa da nave5 kg
- Inclinação da vela em relação ao Sol0 °
- Força na vela (perpendicular)0,2760 mN
- Intensidade da luz solar nesse ponto1361,0 W/m²
- Pressão da luz8,626 µPa
- Aceleração0,0552 mm/s²
- Velocidade ganha por dia4,77 m/s
Limitações
- A fórmula assume condições ideais: sem perdas por atrito, sem resistência do ar e sem perdas de rendimento, a não ser que as introduza.
- O resultado é uma estimativa baseada apenas nos valores que introduziu. Situações reais incluem muitas vezes fatores que esta calculadora desconhece.