Relativistic solar sails

Abstract

We apply the four-vector formalism of special relativity to describe various interaction processes of photons with a solar sail, in two cases: when the sail’s surface is a perfect mirror, and when it is a body coated with a totally absorbing material. We stress the pedagogical value of implementing simultaneously both the linear momentum and the energy conservation in a covariant fashion, as our formalism inherently does. It also allows for a straightforward change of the description of a certain process in different inertial reference frames.

Resumen

Aplicamos el formalismo cuadrivectorial de la relatividad especial para describir varios procesos de interacción de fotones con una vela solar, en dos casos: cuando la superficie de la vela es un espejo perfecto y cuando es un cuerpo recubierto de un material totalmente absorbente. Destacamos el valor didáctico de aplicar a la vez, de forma covariante, la conservación del momento lineal y la de la energía, como hace por su propia naturaleza nuestro formalismo. Este permite, además, pasar de forma directa la descripción de un proceso de un sistema de referencia inercial a otro.

Traducción al castellano del abstract original.