Kann man mit einem Sonnensegel gegen die Sonne wenden?

Nein, denn es gibt nichts Besseres als Wasser, gegen das ein Kiel arbeiten kann.

Beim Wassersegeln gibt es zwei Kraftvektoren , den Vektor aus der Reaktion des Windes gegen das Segel und den Vektor aus Kiel und Ruder gegen das Wasser. Diese Vektoren addieren sich, um das Segelboot anzutreiben. Dies funktioniert für fast jede Richtung auf dem Kompass, außer woher der Wind kommt, oder etwa 45 Grad auf beiden Seiten davon. "Am Wind schlagen", wie @geoffc erwähnt, bedeutet, gegen diese Grenze zu reisen. "Wenden" ist Zickzackfahren - eine Weile 45 Grad im Uhrzeigersinn vom Wind und dann eine Weile 45 Grad gegen den Uhrzeigersinn. Arbeiten Sie sich gegen den Wind vor.

Beim Sonnensegeln gibt es nur einen Kraftvektor , weil es nur ein Medium gibt, die Sonnenphotonen, wie @Craig erwähnt. Mit einem Vektor werden die Richtungsgrenzen mehr als 90 Grad zu beiden Seiten des Sonnenlichts. Also kein Zick-Zacken, kein Zick-Zacken, nichts wie Heften verwenden.

Jetzt kann die Schwerkraft möglicherweise als weiterer Vektor über die Orbitalmechanik verwendet werden, wie @Pearson und @SF erwähnen, und vielleicht wird dies eines Tages als "Wenden" bezeichnet, aber die Physik ist völlig anders als ein Kiel durch Wasser.

UPDATE, Ausgabe vom 23. September 2017 von The Economist, S. 73 :

In gewisser Weise ähnelt ein E-Segel [bestehend aus 20 km langen Seilen mit positiver Ladung, die Sonnenwindpartikel abstoßen] einem Sonnensegel, einer konkurrierenden Idee, um Schiffe billig durch den Weltraum zu bringen. Ein Sonnensegel sorgt für Vortrieb, weil das von ihm reflektierte Sonnenlicht Druck auf das Segel ausübt und es nach vorne drückt. Aber E-Segel haben einen wichtigen Vorteil gegenüber Sonnensegeln. Einmal entrollt, gibt es keine einfache Möglichkeit, ein Fahrzeug mit einer Sonnensegel-Aufholgeschwindigkeit zu stoppen. Ein E-Segel-angetriebenes Schiff kann einfach durch Abschalten seiner Elektronenkanone am Beschleunigen gehindert werden. Dies bedeutet, dass es unter dem Einfluss der Schwerkraft der Sonne zur Erde zurückkehren kann.

Sie können das Sonnensegel nicht direkt in Richtung Sonne treiben.

Ein Sonnensegel ist im Grunde ein Spiegel. Die Analogie von Wind und Segeln auf Schiffen ist nicht hilfreich, um zu verstehen, wie Sonnensegel funktionieren.

Jedes Photon der Sonne, das auf das Segel trifft, wird reflektiert. Jedes Photon vermittelt einen kleinen Impuls. Wenn das Segel direkt auf die Sonne gerichtet ist, wird dem Segel der doppelte Impuls des Photons hinzugefügt. Wenn Sie das Segel anwinkeln, senden Sie jedes Photon in eine Richtung, die nicht direkt zurück zur Sonne ist; Das gibt Ihnen eine Nettokraft zu einer Seite. Sie können also den Vektor der Gesamtkraft der reflektierenden Photonen steuern, aber die Nettorichtung ist immer mehr als 90 Grad von der Sonne entfernt. Wenn sich der Spiegel der Sonne mit der Kante nähert, würde sich der Nettokraftvektor 90 Grad von der Sonne annähern und auf eine Größenordnung von null abfallen.

(Beachten Sie, dass der Druck der Photonen der Sonne für alles gilt. Es muss kein konstruiertes Segel sein. Die Orbitalmechanik berücksichtigt derzeit "leichten Druck" für genaue Bestimmungen der Umlaufbahnen von Raumfahrzeugen.)

Sie können Ihre Umlaufbahn mit einem Sonnensegel ändern.

Sie können den Impuls des Sonnensegels nutzen, um die Exzentrizität der Umlaufbahn zu ändern, um einen Teil der Umlaufbahn näher an die Sonne zu bringen usw.

Wenn Sie von der Erde direkt zur Sonne gehen wollen, brauchen Sie keine Kraft, die Sie direkt zur Sonne drückt. Sie brauchen eine Kraft, die gegen Ihre normale Orbitalrichtung drückt. Das verringert Ihren Drehimpuls um die Sonne und Sie fallen dann aufgrund der Schwerkraft in Richtung Sonne.

Das ist tatsächlich etwas einfacher als man denkt. In der Welt der Orbitaldynamik müssen Sie Ihre Umlaufbahn nur beschleunigen oder verlangsamen, um sich dem Objekt, das Sie umkreisen, zu nähern oder sich weiter davon zu entfernen. Alles, was Sie also tun müssen, ist, einen Nettoimpuls zu erzeugen, der Ihre Umlaufgeschwindigkeit verlangsamt.

Ein großer Teil dessen, was das Wenden ausmacht, ist die Tatsache, dass Sie das Wasser zwingen, als Reibungsmedium gegen den Wind zu wirken, was im Wesentlichen dazu führt, dass es Sie verlangsamt.

Ich bin kein Experte für solche Bewegungen, aber ich glaube, dass eine Konfiguration wie unten funktionieren würde, um sicherzustellen, dass der Pfeil die Richtung der Umlaufbewegung ist und das Segel das T-ähnliche Element ist. Die Richtung könnte um 90 Grad abweichen, um dies zu erreichen, und es funktioniert möglicherweise nicht wirklich in der Nähe der Sonne, aber es sollte Sie zumindest in die richtige Richtung bringen.

^{Quelle: Ben Diedrich über SolarSailWiki , CC BY-SA 3.0}

Tatsächlich wurde dies bereits von einer japanischen Sonde namens Ikaros getan . Es segelte mit Hilfe der Sonne vom Erdorbit zur Venus und bewies damit, dass dies möglich ist.

Während Sie aufgrund von Wassermangel keine Tricks ausführen können, die für normale Segel üblich sind, um zu verhindern, dass Ihr Kiel seitwärts driftet, und das Schiff normalerweise gegen den Wind fahren lässt, können Sie dennoch Kraft diagonal zum Sonnenradius extrahieren (der Einfallswinkel entspricht dem Reflexionswinkel; resultierende Kraft steht senkrecht zur Oberfläche), die außerhalb des Sonnensystems gerichtet ist.

Nun, das würde Sie nicht nach innen bewegen lassen, außer ... - Sie können die Kraft mit der seitlichen Komponente anwenden, die gegen Ihren Umlaufgeschwindigkeitsvektor gerichtet ist. Auf diese Weise sinkt trotz der parallelen Komponente, die Sie gegen die Schwerkraft der Sonne nach außen drückt, Ihre Umlaufgeschwindigkeit und die daraus resultierende Zentrifugalkraft. und während die nach außen gerichtete Komponente des Sonnensegelschubs nur kurzzeitig ist, summiert sich Ihr Umlaufgeschwindigkeitsverlust und führt zu einer kontinuierlichen Verringerung Ihres Umlaufradius.

Mit anderen Worten: Mit dem Sonnensegel können Sie die Umlaufgeschwindigkeit ändern. Die Schwerkraft der Sonne kann Sie dazu bringen, in Abhängigkeit von dieser Geschwindigkeit in Richtung Sonne zu reisen.

Beim Segeln wird das Wenden verwendet, um so nah wie möglich am Wind zu segeln (offensichtlich nicht direkt hinein, obwohl das Americas Cup-Boot mit harten Flügeln dazu in der Lage gewesen wäre), während das Segel immer noch Auftrieb erzeugt. Für normale Boote bedeutet das bestenfalls 25-30 Grad Winkel zum Wind. Sie segeln also im Zickzackmuster und müssen wenden, sonst kommen Sie vom Kurs ab.

Windsegel funktionieren nicht durch den Druck des Windes, der sie drückt, außer in Situationen mit geradem Vorwind oder in älteren Rahsegeln, die Sie in Filmen über Piraten usw. sehen.

Moderne Segel haben Krümmung und Loft und arbeiten als vertikale Flügel, die durch die Druckdifferenz, die durch den Luftstrom mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten über die beiden Seiten des Flügels entsteht, Auftrieb erzeugen.

Sonnensegel haben diese Fähigkeit nicht, da Photonen nicht wie Luftmoleküle in einer Atmosphäre wirken. Daher müssen sie sozusagen geradeaus mit dem Wind segeln.

Ja. Durch Nutzung des Gravitationsgradienten von nahegelegenen Planeten und der Sonne. Das Segel bewegt sich nicht von der Sonne weg. Es befindet sich auch in einer Umlaufbahn um die Sonne, da es sich bewegt, alles, was das Segel tun müsste, wäre ein großer Körper oder ein Winkel des Strahlungsdrucks in Fahrtrichtung, um seine Geschwindigkeit dahin zu verlangsamen, wo die Schwerkraft der Sonne es hineinzieht.

Okay, diese Befürworter von Delta: Orbital Velocity ( Änderung der Umlaufgeschwindigkeit ) als zufriedenstellende Antwort auf "Sonnenwende" übersehen etwas sehr Wichtiges: Der Versuch, einen Umlaufbogen von einem äußeren Sonnenkörper zu einem inneren zu arrangieren, ist nicht das Richtige Problem ... es ist die Zeit , die eine solche Reiseroute dauern kann. Ein orbitaler Ansatz im Vergleich zu einem direkteren ist nicht zufriedenstellend für Lebewesen, die möglicherweise nicht den Wunsch haben, Jahre auf der Durchreise zu verbringen, wenn bloße Monate weitaus wünschenswerter wären. Je länger eine solche Reise für Lebewesen ist, desto wichtiger sind Dinge wie Lebenserhaltung, Recycling und Rückgewinnung sowie Nahrung und Wasser, desto mehr Platz und Gewicht sind gefragt, und desto geringer wird die Fehlerquote.

Wenn man über die Möglichkeit des „Solar-Tacking“ spricht, geht es nicht nur darum , ob es möglich ist – es geht darum , ob es machbar oder unpraktisch ist ? Es ist wie das alte Sprichwort: Nur weil du etwas tun kannst , heißt das nicht, dass du es tun solltest .