题主这个问题分为两个部分,第一能否用光来推动物质前进,第二能否达到光速
在回答第一部分之前,相信有一个耳熟能详的词会呈现出来----太阳帆
原理就如同题主的问题一样,通过太阳对飞行器产生的光压不断前进最终超过第三宇宙速度,逃逸出太阳系.而这个能否实现呢?或者说是否可行呢?在解释之前,我先确切的告诉你,完全可行,而且就目前来说是最快逃逸太阳系的方式,如果你要探索太阳系的边缘冥王星,那么传统的火箭 引力弹弓的方式需要9年,而从地球出发的太阳帆飞船只需要5年就能到达
说到太阳帆,其实要追溯到最先提出这个理念的天文物理学大神----开普勒.开普勒是谁呢?他有什么成就呢?首先,他提出了伟大的行星运动三大定律,现在还在使用,其次他是最早写科幻小说的人,可以算是科幻小说的鼻祖.说盗墓拜曹操,混社会拜关二爷,那么写科幻小说的人就应该拜开普勒.他在1600年出版了《梦游》这本科幻作品,讲的是人类与月亮人的交往,其中涉及到了喷气推进、零重力状态、轨道惯性、宇宙服等等,感觉他好像是穿越回去的,此人长这样:
其实这不算扯远了,因为在书中他提出了仅仅依靠太阳光能就可使宇宙帆船驰骋太空,最终到400年后太阳帆飞船这一概念才渐渐被人们所接受.
很多人好奇,为啥阳光能推动飞船呢?它怎么推不动我呢?那么看看这个仪器:
这个叫做辐射计,威廉·克鲁克斯设计的,仪器由玻璃灯泡制成,抽去大部分空气形成部分真空,为的是减少空气阻力.当暴露于阳光,人工光源或红外线(即使手放在附近的热量也可能足够)时,叶片会缓缓转动.太阳帆就是这个仪器的高阶版本.
原理简单来说,就是光粒子打到太阳帆上,产生反作用力,由于地球上有空气阻力,基本上这个压力就被空气阻力抵消了,但到了外太空,空气阻力几乎为0,太阳帆的速度便会成平方的增长(因为速度等于质量乘以加速度),也就是说,地球发射的宇宙飞船到月球大概需要3天左右,使用太阳帆则需一个月,但如果要去火星,勇气号可是用了好几年时间,而太阳帆飞船则只需几个月,距离越远,速度的加成就越大.
我之前的文章里有提到动态质量和静态质量,光的静态质量为0,但却是由动态质量的,当光子撞击到光滑的平面上时,就像往墙上仍米粒,虽然力量微乎其微,但是宇宙中没有空气阻力啊,速度就会慢慢提上去
光在一平方米的表面上产生的推力只有0.9克,如果太阳帆的直径增至300米,其面积约为7万平方米,由光压获得的推力为34千克.根据理论计算,这一推力把重约500千克的飞行器送到火星只需要200多天.若太阳帆的直径增至2000米,它将获得的1.5吨的推力,能把重约5吨的航天器轻松送到太阳系以外.
目前来说问题的前半部分已经解释清楚了,这是一个切实可行的方案,而且全世界的科学家也已经做了很多次实验了
但是第二个问题,让太阳帆飞船达到光速,这里先不讨论能不能达到光速,先讨论持续的能源问题,在太阳系,确实太阳产生的光子足够多,也就是说太阳帆的能量供给充足,想要达到很高的速度完全没有问题,但是离开了太阳系之后呢?太阳发出的光子到达飞船上的将会越来越少,最终可能太阳帆飞船将会以很高的速度匀速前进下去,因为太阳帆上不再有光压了,少了作用力,牛顿说过,任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态,直到外力迫使它改变运动状态为止.宇宙其实十分"空旷",90%的地方都是一片黑暗,所以太阳帆飞船永远达不到光速,甚至还差得非常远.
那么如果提供了稳定的光源呢?好吧,这不就涉及到永动机了吗?能量不能凭空产生,只能通过其他方式转换,如果人类已经掌握了无限能源的能力,为什么还要使用太阳帆这种方式呢?就如同武侠小说里,你已经有了无穷无尽的内力,还需要什么招式呢?
辐射推进挺先进的,不过还是不行,曲率推进才靠谱