Почему фонарик в космосе никогда не разгонится быстрее 3 миллиметров ...
Дата публикации: 22-06-2026 11:09:27
Почему фонарик в космосе никогда не разгонится быстрее 3 миллиметров в секунду?
Включите фонарик в открытом космосе, и он превратится в крошечную фотонную ракету. Всё вполне логично. Работает закон сохранения импульса. По сути это такая же ракета, как и самая обычная современная ракета.
Несмотря на отсутствие массы, фотоны обладают импульсом. Когда фонарик испускает поток фотонов через переднюю линзу, законы физики диктуют, что фонарик должен отскочить в точно противоположном направлении.
Чтобы понять, почему это так, достаточно взглянуть на математические основы этого движения. Импульс светового луча равен его энергии, деленной на скорость света. И тут начинается самое интересное.
Независимо от того, используете ли вы батарейки типа ААА или гигантский автомобильный аккумулятор, максимальная конечная скорость фонарика, летящего через космос, неизбежно ограничена всего 3 миллиметрами в секунду. Более того, не имеет значения светит ли фонарик ярко или не очень при прочих равных.
Рассмотрим мощный современный светодиодный фонарик, работающий от стандартной литий-ионной батареи 18650. Эта батарея содержит около 10 ватт-часов энергии, что равно 36 000 джоулей. Фонарик и батарея вместе весят примерно 150 граммов.
Предположим, что фонарик идеально эффективен и направляет каждый фотон прямо назад. В этом случае он излучит все 36 000 джоулей в виде светового луча. Разделив эту энергию на скорость света, получим полный импульс луча - 0,00012 килограмм-метров в секунду.
После полной разрядки батареи 150-граммовый фонарик будет дрейфовать назад с максимальной скоростью 0,8 миллиметра в секунду. При такой скорости ему потребуется более 20 минут, чтобы пересечь один метр пустого пространства.
Логичное добавление большей химической энергии также увеличивает массу, что затрудняет перемещение всей конструкции.
Максимальная скорость, достижимая с помощью химических батарей, ограничена их плотностью энергии.
Литий-ионные батареи содержат около 250 ватт-часов на килограмм. Если преобразовать один килограмм чистых литий-ионных батарей полностью в направленный свет — игнорируя вес корпуса, проводов и самой лампочки — абсолютный теоретический максимальный предел составляет всего 3 миллиметра в секунду. Неважно, размером ли фонарик с ручку или с нефтяной танкер. Пока он работает на химических батареях, 3 миллиметра в секунду — это абсолютный предел.
Для того чтобы разогнать фонарик до межзвездных скоростей, ему требуется топливо с более высокой плотностью энергии, чем может обеспечить химическая реакция.
Вот, например, антиматерия аннигилирует при контакте с обычной материей, преобразуя 100 процентов своей массы непосредственно в световую энергию. В то время как химическая батарея преобразует в энергию менее миллиардной части своей массы, "антиматериальный" фонарик преобразует всю ее, что позволяет теоретическому космическому аппарату достичь значительной доли скорости света.
Теперь быстренько вспомним ещё один момент. Очень хочется сказать, что более яркий фонарик полетит быстрее. Импульс больше, так как фотонов он отбрасывает больше. Вы можете подумать, что в тексте ошибка и что всё-таки энергия связи не при чём. Но нет. Мы ведь не случайно отметили, что нас не интересует мгновенное значение скорости.
Да, больше света значит больше тяга и выше скорость. Но только пока вы не зафиксировали общий запас энергии. Если запас энергии конечен, то более яркий фонарик просто быстрее его израсходует. Конечная скорость определяется не яркостью, а суммарной энергией, ушедшей в фотоны.
Если же вы говорите, что мол я хочу оставить массу прежней, но увеличить количество фотонов (яркостью или общим ресурсом батареи), то вы фактически говорите: Я хочу увеличить запас энергии без увеличения массы.
А это и есть источник энергии с более высокой плотностью энергии.
Поэтому мы каждый раз неизбежно возвращаемся к плотности энергии. Фотоны получают свой импульс именно из энергии. Больше фотонов при той же частоте света означает больше энергии. А больше энергии при той же массе - это ровно определение более высокой плотности энергии. Потому опять имеем те самые 3 миллиметра в секунду при пересчёте.
Источник: https://dzen.ru/a/ajJDm66FHQHD7dFw
#новости_космоса #космические_новости #юрий_гагарин #космос
Схожие новости
Тональность 0
Информативность 0
vk.com