¿Podrían usarse los protones del viento solar del Sol para crear un propulsor láser fotónico para una nave espacial?

De hecho, tal propulsor es posible , pero es muy poco práctico.

El problema está en la densidad de energía del viento solar en comparación con la densidad de energía en los fotones emitidos por el sol. El propulsor láser está utilizando la energía contenida en las partículas del viento solar que se aproximan, convirtiendo esa energía cinética en energía electromagnética (fotones) y luego utilizando el impulso de los fotones.

A 1 UA del sol, la intensidad de la luz solar es ~ 1360$\frac{W}{m^2}$(pero tiene que desplazarse bastante hacia abajo en esa referencia para encontrar esa cifra). El artículo de Wikipedia sobre el viento solar sirve como una buena referencia general para el siguiente análisis. A 1 UA, la densidad del viento solar, dominada por protones, es ~$10^7$protones por metro cúbico y se mueve radialmente desde el sol a un promedio de ~400$\frac{km}{s}$.$10^7$protones por metro cúbico es una densidad de masa de ~$1.67 \times 10^{-20} \frac{kg}{m^3}$. Esa densidad a esa velocidad produce una intensidad de energía de ~$5.4 \times 10^{-4} \frac{W}{m^2}$; ¡ el de la luz del sol es dos millones y medio de veces más grande!

Si va a usar la energía radiada por el sol, usar la energía de los fotones, como lo hace la propulsión eléctrica solar, es mucho mejor que tratar de usar la energía del viento solar.

Mirando el flujo de impulso en lugar del flujo de energía (que requeriría un tipo de sistema de propulsión diferente al del propulsor láser), la presión de la luz solar a 1 AU es ~$4.5 \times 10^{-6} \frac{N}{m^2}$mientras que debido al viento solar es${1–6} \times 10^{-9} \frac{N}{m^2}$. Esa relación es ~1000-5000 veces mejor que la relación del flujo de energía, pero la luz solar sigue siendo unas mil veces mayor.

He hablado con un grupo en Finlandia (con cierto interés por parte de un par de amigos míos de la ESA) que está tratando de diseñar un sistema que utilice directamente el impulso del viento solar. La idea es desplegar una enorme red (cientos de kilómetros cuadrados) de cables eléctricamente conductores exquisitamente delgados que se cargan a un alto potencial. En teoría, el campo eléctrico establecido por la red refleja los iones que se aproximan (una vez más, en su mayoría protones) de regreso al sol, produciendo el intercambio de momento para producir una fuerza radial hacia el exterior. Desafortunadamente, mis amigos que son físicos magnetosféricos me dijeron: "Esos tipos no entienden el comportamiento de los magnetoplasmas", y afirman que la red no funcionaría como se propone.