솔라세일 원리

솔라 세일 (Solar Sail, Light Sail, Photon Sail)은 태양빛을 이용하여 우주선을 추진하는 방식을 의미한다. 다음 그림과 같이 태양으로부터 나오는 광자 (Photon)가 우주선의 돛에 부딪히면 우주선에서는 F의 힘을 받는다.

E의 에너지를 가지는 광자의 운동량 (Momentum) p는 다음 식과 같다.

위 식을 미분하면 광자의 파워에 따라 받는 힘을 다음 식과 같이 구할 수 있다.

지구 거리에서 받는 태양의 단위 면적 당 파워는 1361 W/m² 이고, 광자가 완전 흡수 될 때 단위 면적 당 받는 힘은 4.54 μN 이고 광자가 완전 반사될 때 받는 힘은 9.08 μN 이다.

솔라 세일은 계속해서 힘을 받기 때문에 시간에 비례하여 속도가 증가한다. 예를 들면, 태양빛에서 힘을 받아 1m/s²의 가속도를 받는다면 하루가 지나면 속도가 86.4 km/s가 되고 한달이 지나면 2,592 km/s가 되고 1년이 지나면 빛의 1/10 속도인 3만 1536 km/s가 된다.

태양빛이 아니라 외부에서 레이저를 쏘아 추진하는 방식도 있다.