¿Cómo podría usarse el láser de la Tierra a una nave espacial que no sea para impulsar su vela ligera?

Energía. ¿Podría una nave espacial transformar el haz de energía en energía eléctrica para su uso a bordo?

Sí, una nave espacial definitivamente puede convertir un flujo constante de luz en energía eléctrica. Un dispositivo que hace exactamente eso se muestra a continuación:

Los solares son más efectivos en algunas longitudes de onda que en otras, por lo que la luz monocromática de un láser es especialmente útil para la transmisión de energía.

Comunicación. ¿Podría modularse el haz de energía para comunicar datos a la nave espacial y reflejarse de forma modulada en la vela de la nave espacial para enviar datos de regreso?

A grandes distancias, la orientación de la nave espacial consiste principalmente en golpearla con al menos una parte de su cono de luz (sí, los láseres también divergen ). A continuación, tiene la oportunidad de utilizar la comunicación de una sola luz parpadeante, como el código Morseo simples bits binarios. Las variaciones en la intensidad del haz también se pueden utilizar para transferir la información de forma analógica. Sin embargo, existen limitaciones para esta forma de comunicación. Los láseres grandes no son fáciles de encender y apagar rápidamente, y un disco de ocultación experimentará los problemas de sobrecalentamiento más serios jamás escuchados. Una mejor solución podría ser inclinar ligeramente el haz un poco hacia adelante y hacia atrás, pero tal vez sea difícil volver a apuntar directamente al objetivo. En resumen, puede usarse para comunicaciones, pero el ancho de banda seguramente es limitado.

Prevención de impactos. ¿Podrían ser enfocadas partes del haz de energía por partes de la vela para detectar primero los granos de polvo que impactan delante de sus reflejos y luego volver a enfocarlos para evaporarlos?

Tengo más dudas sobre este, en primer lugar, mirar hacia adelante simplemente no es suficiente. Esta situación, por ejemplo, no va a terminar bien:

Como las velocidades en el espacio son relativas, los objetos que impactan pueden provenir de todas las direcciones. Las dificultades con este método radican más en la forma de poder descubrir objetos muy pequeños a una distancia bastante grande, y tener la capacidad de iluminarlos no ayuda mucho.

En cuanto a la combinación de múltiples funciones en una, digamos vela/fotovoltaica, no veo muchas situaciones en las que esto sea útil. La razón aquí es la enorme diferencia en la fuerza de empuje y el contenido de energía del haz.$1N$a$150,000,000W$. Eso significa que el área que necesitará para la producción de energía es mucho más pequeña que la parte propulsora de la vela. Eso también es conveniente, ya que los fotovoltaicos son mucho más gruesos y pesados ​​que los materiales para velas que se utilizan actualmente. Otras cosas, como vela/reflector es mucho más razonable, ya que la vela es un reflector. Sin duda, también debería ser posible incluir propiedades de lentes ópticas en la mezcla, a costa de una mayor masa estructural para la calibración y la precisión.