¿Podría el calor irradiado impulsar naves espaciales en el espacio exterior?

Esta es la propulsión a través de fotones infrarrojos, que es similar a otros métodos de propulsión de fotones. Es más común escuchar acerca de la propulsión gamma (impulsores de antimateria) y rayos X porque tenemos mecanismos para impulsar mayor potencia a través de ellos, mientras que los fotones térmicos están limitados por la ley de Stefan-Boltzmann.

A la pregunta:

¿Cuánto calor sería necesario para acelerar un cuerpo de 1 kg a través de 0,01 G en el espacio exterior?

El impulso específico para todos los fotones es el mismo. Después de todo, todos viajan a la misma velocidad (pero supongo que el argumento basado en el límite es un poco más matizado). Pero aún necesita corregir el ángulo de emisión. No están perfectamente colimados, por lo que nuestra mejor suposición es asumir una emisión isotrópica sobre una media esfera. Los detalles salen igual que los análogos aquí:

http://en.wikipedia.org/wiki/Relativista_cohete

En la aniquilación electrón-positrón, los rayos gamma se emiten de forma esféricamente simétrica y casi no se pueden reflejar con la tecnología actual. Por lo tanto, no se pueden dirigir hacia atrás. Una solución simple sería tener un absorbedor de rayos gamma que absorbiera todos los rayos gamma que se mueven en la dirección de avance, entregando parte del empuje; y dejando que el resto se emita sin deflexión alguna (por lo tanto con un ángulo de divergencia de 180°), lo que reduce a la mitad el momento útil (promedio) de los rayos gamma, resultando en que el impulso específico sea menor del que sería en el caso idealizado.

Creo que es un factor de 1/2, según la memoria de las clases sobre transporte.

Con un impulso específico tan alto, podemos desechar la ecuación del cohete a favor de una aproximación del impulso. Parece que quieres (1 kg)x(0.01)x(9.8 m/s^2)=0.1 Newtons.

La anomalía Pioneer da una respuesta de primer orden.
La Anomalía Pioneer fue una aceleración de$(8.74±1.33)×10^{−10} m/s^2$. Según el artículo en el que se publicó la solución para la Anomalía, esta aceleración fue causada por unos 50 W de salida de calor.
Entonces obtienes$10^{-11} m/s^2W$, o 100 GW por 1$m/s^2$, para una nave espacial que pesa ~250 kg. Entonces 40 MW por 1 kg a 0.01G. Hay mejores formas de utilizar ese poder.

El calor se irradia al espacio en forma de radiación infrarroja. La radiación infrarroja no es más que luz de onda larga. Y existe un concepto teórico para una nave espacial acelerada a través de un haz de luz, llamado propulsión de fotones.

Lo mejor de la propulsión de fotones es que no requiere propulsor, lo que significa que cuando tienes acceso a una fuente de energía externa (como paneles solares), nunca te quedas sin combustible.

Lamentablemente tiene una eficiencia energética muy, muy baja. Este documento habla de solo 20 µN de empuje por vatio, y eso fue para un rayo láser dirigido en condiciones de laboratorio, no para radiación infrarroja dirigida en dirección opuesta a la dirección general a la que desea ir.

Así que sí, teóricamente puedes impulsar una nave espacial dirigiendo su calor residual, pero prácticamente el efecto es insignificante.

También hay un concepto a mayor escala para un cohete fotónico que se acerca más a su idea de usar el calor, el Cohete Fotónico Nuclear . La idea es utilizar el calor generado por un reactor nuclear para generar empuje. Pero todavía no es muy eficiente. Un uso mucho mejor de tanta energía sería usarla para acelerar los desechos del reactor para generar empuje.