¿Se puede usar el momento relativista (fotones) como propulsión para 'gratis' después de la generación inicial?

Al discutir esta pregunta sobre la propulsión de una nave espacial con fotones y su momento relativista, el autor me pidió que reformulara mi comentario como otra pregunta.

Si los fotones realmente se pueden usar para la propulsión, ¿se podrían colocar dos espejos entre dos objetos, bien enfocados y ajustando continuamente su respectivo 'dónde estarán en el momento de la llegada de la luz', y usar los mismos fotones rebotando de un lado a otro entre los dos? objetos para el empuje perpetuo después de la generación inicial de fotones?

La pregunta inicial fue sobre un problema de asignación:

"Un cohete de masa metro 0 es propulsado por un láser monocromático gigante montado en la parte posterior del cohete. El láser emite un rayo con una potencia de PAG 0 vatios y una frecuencia F 0 , ambos medidos en el marco de reposo del cohete. Cuando se enciende el rayo, el cohete es impulsado en la dirección opuesta por el retroceso".

Claramente, los rebotes y los desplazamientos hacia el rojo se acercarán a un límite debido a la conservación de la energía. El momento es igual y opuesto y siempre equilibrado, pero la energía cinética es escalar. Toda la energía del fotón se puede dar al movimiento del espejo, y nada más.

Respuestas (2)

El problema con su idea es que cada vez que la luz se refleja en el espejo, transfiere parte de su energía al espejo (para aumentar la energía cinética del espejo) y, como resultado, se desplaza hacia el rojo. Entonces el impulso se desvanecería a medida que el rojo claro se desvanece.

Por razones obvias, la luz solo puede transferir tanta energía a los espejos (en forma de energía cinética) como originalmente tenía. De lo contrario, tendría un dispositivo de movimiento perpetuo.

Más concretamente, cada rebote rebotaría, conservando el impulso total del sistema, que presumiblemente sería cero.
@webb: creo que el punto es que los dos espejos no están conectados, por lo que se separan entre sí.
Ya veo, entonces sería necesario agregar energía para mantener constante el empuje. ¿Un láser se desplaza hacia el rojo cada vez que rebota en algo? Es decir, si apuntara un láser verde entre dos espejos calibrados, ¿finalmente sería rojo?
@Ehryk: si los dos espejos están fijos en su posición, por ejemplo, unidos entre sí en un marco rígido, entonces la luz no cambiaría al rojo porque no se transfiere energía a los espejos. En su pregunta, el desplazamiento hacia el rojo ocurre porque los espejos no están fijos en su lugar para que la luz pueda transferirles energía al separarlos.
Entonces, ¿la luz que rebota en un espejo transfiere energía selectivamente solo si no están conectados?
Bueno, agregas energía cinética al espejo, lo que significa que tienes que restar la misma energía cinética del fotón, lo que significa que si el espejo se vuelve Δ mi , entonces la frecuencia del fotón tiene que caer a ω − Δ mi / ℏ .
@Ehryk No está pasando nada tan siniestro. Un fotón obtiene un desplazamiento al rojo neto de un espejo estacionario (porque transferirá un poco de impulso al espejo). Si golpea un espejo en movimiento, hay un segundo término Doppler en el cambio, que puede ser positivo o negativo. Si piensa en cómo se mueven los espejos en los casos adjuntos/no adjuntos, debería ver que todo sale bien.
@Ehryk puede modelar el "espejo adjunto" con una masa muy grande. Luego, el fotón que golpea el espejo perderá una cantidad muy pequeña de energía (por conservación de energía y momento), y en el límite de masa → ∞ el fotón no transferirá ninguna energía.
Pero la masa del espejo no es infinita, por lo que con suficientes fotones, podría mover el espejo (como alude la otra pregunta SO), ¿correcto?

Creo que incluso si los espejos están fijos, aún habría pérdida de impulso en forma de pérdida de calor, ya que los espejos están formados por átomos y, como tales, están sujetos a la termodinámica.

¿Se puede usar el momento relativista (fotones) como propulsión para 'gratis' después de la generación inicial?
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