Je kan wel inschatten wat in de buurt van de Aarde de lichtdruk per vierkante meter is:
De aarde ontvangt van de Zon ongeveer 1300 Watt per vierkante meter.
Als we aannemen dat het zonnezeil perfect vlak is, alles terugkaatst, en altijd loodrecht op de invallende fotonen staat, dan is de druk per vierkante meter 2E/c = 2600/300.000.000 = 8,6*10
-6N/m
2 (8,6 micro Pascal).
Nemen we een zonnezeil van 100 bij 100 meter, dan kan dus een maximale stuwkracht van ongeveer 0,086 Newton verwacht worden. Dat is erg weinig. Bij een massa (zeil en payload) van een ton bijvoorbeeld, kan een maximale versnelling van (f=m.a) 0,086 mm/s
2verwacht worden. Toch zou als je even rekent een dergelijke versnelling al na 10 jaar een afgelegde weg van 4 miljard kilometer op lijken te leveren en een snelheid van bijna 30 km/s.
Maar, zo werkt het niet.
Die versnelling blijft geen 0,086 mm/s
2en een baan in een rechte lijn van de Zon af is niet mogelijk. Het wordt een spiraalbaan en met het groter worden van de diameter van die baan, neemt de snelheid van het zonnezeil weer af (kinetische energie wordt omgezet in potentiële energie). Ter vergelijking: Als je Pluto wilt bereiken in plaats van Mars moet je veel meer stuwkracht ontwikkelen, dat is wel duidelijk. Maar de baansnelheid van Pluto ligt met ruwweg 5 km/s een stuk lager dan de 24 km/s van Mars. Zo zal ook ons lichtzeil om de grote afstanden tot de Zon (gravitationele potentiële energie) te bereiken behoorlijk aan baansnelheid (kinetische energie) inboeten.
En hierbij komt dat hoe verder van de Zon, hoe lager de lichtdruk is. Die neemt af met het kwadraat van de afstand. Op 4,5 miljard kilometer van de Zon (in de buurt van Neptunus) is die druk nog maar 1/900 van die bij de Aarde, dus is daar de maximale versnelling dan nog wat minder dan 0,0001 mm/s
2
Gaan we almaar spiralend nog verder het heelal in, dan zal op een gegeven moment de stralingsdruk van de Zon zoveel afnemen, dat die van de dichtsbijzijnde ster belangrijk(er) wordt. Dat hoeft niet te betekenen dat het zonnezeil tot stilstand komt, want met het verstandig manipuleren van de hoek van het zeil zou je na diverse steeds grotere banen om de Zon het zeil laten invangen door de zwaartekracht van de ster.
Als de hoek aangepast wordt zoals een zeiler dat met variërende windrichtingen doet, kan het lichtzeil in een baan om de andere ster 'overstag gaan' daarvan stuwvermogen van de ster ontvangen. Samen met handig gebruik van gravity assist
klik (*1) zou je zo al laverend tussen planeten en sterren steeds verder kunnen komen, en uiteindelijk behoorlijke snelheden kunnen halen.
Maar echt hoge (relativistische) snelheden lijken mij praktisch uitgesloten, en een interstellaire reis zou door alle enorme omwegen o
ngehoord lang duren. Binnen het zonnestelsel zijn dit soort reizen wel met een afzienbare reisduur te realiseren.
(*1) Genoemde gravity assist, wordt in de ruimtevaart veelvuldig gebruikt. De Voyager sondes bijvoorbeeld, zouden zonder het gebruik maken van deze zwaartekrachtslingers nooit het zonnestelsel kunnen verlaten, en vrijwel iedere sonde die ver het zonnestelsel in moet reizen, maakt er gebruik van.