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/ NetNews Usenet Archive 1992 #27 / NN_1992_27.iso / spool / sci / space / 16269 < prev    next >
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Text File  |  1992-11-23  |  3.0 KB  |  59 lines

  1. Newsgroups: sci.space
  2. Path: sparky!uunet!utcsri!helios.physics.utoronto.ca!neufeld
  3. From: neufeld@helios.physics.utoronto.ca (Christopher Neufeld)
  4. Subject: Re: Solar sailing
  5. Message-ID: <By6HCp.Gw0@helios.physics.utoronto.ca>
  6. Sender: news@helios.physics.utoronto.ca (News Administrator)
  7. Organization: University of Toronto Physics/Astronomy/CITA
  8. References: <By32vF.GD6.1@cs.cmu.edu>
  9. Distribution: sci
  10. Date: Mon, 23 Nov 1992 16:48:24 GMT
  11. Lines: 46
  12.  
  13. In article <By32vF.GD6.1@cs.cmu.edu> roberts@cmr.ncsl.nist.gov (John Roberts) writes:
  14. >
  15. >Most proposed solar sails are reflective, not black. That's because the
  16. >principles of conservation of momentum show that reflecting the beam of
  17. >light can greatly increase the thrust of the sail. The best results
  18. >are with a 100% reflective sail perpendicular to the beam of light (theta = 0);
  19. >that doubles the thrust.
  20. >
  21.    Well, yes, for certain definitions of 'best results'. Unless your
  22. sail+payload has a very low mean mass per unit area, though, the net
  23. force on the sail is still going to be sunward. Since the solar pressure
  24. falls off as the square of distance just the way gravity does, the effect
  25. of setting the sail at normal incidence to the sun is the same (from a
  26. mathematical point of view) as instantaneously reducing the mass of the
  27. sun while maintaining the position and velocity of the spacecraft fixed
  28. over that instant. The result is a new orbit which circumscribes the old
  29. one and is tangent to it at the point where the sail was unfurled. This
  30. new orbit, of course, is closed, like any bounded orbit in an inverse
  31. square field.  Now, for some trajectories this is desirable, but for most
  32. it probably will not do.
  33.    The usual trick is to set the sail at an angle to the spacecraft-sun
  34. line. Since the radial component of the thrust does no net work over one
  35. complete orbit (to first order, it helps a bit to second order if the
  36. sail is not at normal incidence), the sail should be set at an angle to
  37. maximize the tangential thrust. This angle is about 35 degrees for a
  38. perfectly reflecting, planar sail. The sail can be angled to thrust along
  39. the velocity vector or against it, and the orbital energy of the sail can
  40. be raised or lowered this way, allowing the sail to move sunward just as
  41. easily as it moves outward.
  42.    A higher generation sail might be designed with a collector area at
  43. normal incidence to the sun but which focusses the light onto a small
  44. secondary reflector which can be steered rapidly to new directions. The
  45. sail can be smaller for a given thrust. There will be some weight and
  46. design penalties on making the reflector (which has to handle a very high
  47. power flux) and making a sail which can focus accurately onto the second
  48. reflector.
  49.  
  50. >John Roberts
  51. >roberts@cmr.ncsl.nist.gov
  52.  
  53.  
  54. -- 
  55.  Christopher Neufeld....Just a graduate student  | Don't let your mind
  56.  neufeld@helios.physics.utoronto.ca    Ad astra  | wander -- it's too little
  57.  utzoo.utoronto.ca!generic!cneufeld              | to be let out alone.
  58.  "Don't edit reality for the sake of simplicity" |
  59.