Может ли излучаемое тепло двигать космический корабль в открытом космосе?

Это движение с помощью инфракрасных фотонов, аналогичное другим методам фотонного движения. Гораздо чаще можно услышать о гамма-двигателях (двигателях антиматерии) и рентгеновских лучах, потому что у нас есть механизмы для передачи через них большей мощности, в то время как тепловые фотоны ограничены законом Стефана-Больцмана.

На вопрос:

Сколько тепла потребуется, чтобы разогнать тело массой 1 кг до 0,01G в открытом космосе?

Удельный импульс для всех фотонов одинаков. В конце концов, все они движутся с одинаковой скоростью (но я думаю, что аргумент, основанный на ограничениях, немного более тонкий). Но вам все равно нужно сделать поправку на угол выброса. Они не идеально коллимированы, поэтому наше лучшее предположение — предположить изотропное излучение по полусфере. Детали выходят такие же как и аналоги тут:

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

При электрон-позитронной аннигиляции гамма-лучи испускаются сферически-симметричным образом, и их почти невозможно отразить с помощью современных технологий. Поэтому они не могут быть направлены в тыл. Простым решением было бы иметь поглотитель гамма-излучения, поглощающий все гамма-лучи, движущиеся в прямом направлении, создавая часть тяги; и позволяя остальным излучаться без какого-либо отклонения (следовательно, с углом расхождения 180 °), что сокращает вдвое (средний) полезный импульс гамма-лучей, в результате чего удельный импульс становится меньше, чем он был бы в идеализированный случай.

Я думаю, что это коэффициент 1/2, исходя из памяти с занятий на транспорте.

С таким высоким удельным импульсом мы можем опровергнуть уравнение ракеты в пользу приближения для импульса. Кажется, вы хотите (1 кг) x (0,01) x (9,8 м / с ^ 2) = 0,1 ньютона.

Аномалия пионеров дает ответ первого порядка.
Аномалия Пионеров была ускорением$(8.74±1.33)×10^{−10} m/s^2$. Согласно статье , в которой было опубликовано решение аномалии, это ускорение было вызвано выделением около 50 Вт тепла.
Таким образом, вы получаете$10^{-11} m/s^2W$, или 100 ГВт на 1$m/s^2$, для космического корабля весом ~250 кг. Итак, 40 МВт на 1 кг при 0,01G. Есть лучшие способы использовать эту силу.

Тепло излучается в космос в виде инфракрасного излучения. Инфракрасное излучение — это не что иное, как длинноволновый свет. И есть теоретическая концепция космического корабля, ускоряемого с помощью луча света, называемая фотонной тягой.

Самое замечательное в фотонном движении то, что оно не требует топлива, а это означает, что когда у вас есть доступ к внешнему источнику энергии (например, солнечным батареям), у вас никогда не закончится топливо.

К сожалению, у него очень и очень низкая энергоэффективность. В этой статье говорится о тяге всего 20 мкН на ватт, и это было для направленного лазерного луча в лабораторных условиях, а не для инфракрасного излучения, направленного в сторону от общего направления, в котором вы хотите двигаться.

Так что да, теоретически вы можете приводить в движение космический корабль, направляя его отработанное тепло, но практически этот эффект незначителен.

Существует также более масштабная концепция фотонной ракеты, которая ближе к вашей идее использования тепла, — ядерная фотонная ракета . Идея состоит в том, чтобы использовать тепло, выделяемое ядерным реактором, для создания тяги. Но это все еще не очень эффективно. Гораздо лучшим использованием такого большого количества энергии было бы использование ее для ускорения отходов реактора для создания тяги.