Strahlungsdruck-Rechner

Elektromagnetische Strahlung transportiert neben Energie auch Impuls. Wird Licht von einer Oberfläche absorbiert oder reflektiert, ändert sich sein Impuls und auf die Fläche wirkt eine Kraft. Strahlungsdruck ist diese Kraft geteilt durch die bestrahlte Fläche. Im Alltag ist er meist winzig, wird aber bei starken Lasern, präzisen optischen Systemen, in Sternumgebungen, bei Staubdynamik und bei geplanten Sonnensegel-Raumfahrzeugen wichtig, die über lange Zeit Beschleunigung aufbauen. Dieser Rechner behandelt die Quelle als isotrop, sodass sich ihre Leistung gleichmäßig über eine Kugel verteilt. Die einfallende Intensität ist die Quellenleistung geteilt durch vier Pi mal Abstandsquadrat. Eine vollständig absorbierende Fläche erfährt einen Druck gleich Intensität geteilt durch Lichtgeschwindigkeit. Eine perfekt reflektierende Fläche kehrt den einfallenden Impuls um und erfährt den doppelten Druck. Mittlere Reflexionsgrade werden in diesem vereinfachten Modell linear zwischen den idealen Grenzen interpoliert. Druck mal eingegebener bestrahlter Fläche ergibt die Normalkraft. Mehrere Annahmen sind wesentlich: Die Fläche ist der Strahlung direkt zugewandt, sämtliche nicht reflektierte Energie wird absorbiert, der Strahl ist über die angegebene Fläche gleichmäßig und die Quelle strahlt in alle Richtungen gleich. Ein kollimierter Laserstrahl folgt nicht derselben invers-quadratischen Ausbreitung. Nutze dafür gemessene Intensität oder Leistung geteilt durch die tatsächliche Strahlfläche. Schräger Einfall verringert die normale Impulsübertragung; Transmission, diffuse Streuung, spektrales Verhalten und unvollständige Strahlüberdeckung benötigen ein genaueres optisches Modell. Der Rechner nutzt die exakt definierte Lichtgeschwindigkeit von 299,792,458 Metern pro Sekunde. Ergebnisse in Pascal und Newton können daher in wissenschaftlicher Schreibweise erscheinen. Verwende für solare Anwendungen die solare Bestrahlungsstärke im gewünschten Abstand, statt die Sonne als Punktquelle zu behandeln, sofern kein geeignetes äquivalentes Leuchtkraftmodell vorliegt. Prüfe für technische Entscheidungen die optischen Eigenschaften bei tatsächlicher Wellenlänge und Temperatur, bewerte thermische Lasten und berücksichtige Struktur- und Ausrichtungsunsicherheiten. Das Ergebnis ist eine idealisierte physikalische Schätzung und ersetzt keine optische, thermische oder Raumfahrtsystemanalyse.