[{"@context":"http:\/\/schema.org\/","@type":"BlogPosting","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki10\/2020\/12\/13\/laserantrieb-wikipedia\/#BlogPosting","mainEntityOfPage":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki10\/2020\/12\/13\/laserantrieb-wikipedia\/","headline":"Laserantrieb – Wikipedia","name":"Laserantrieb – Wikipedia","description":"before-content-x4 Laserantrieb ist eine Form eines strahlgetriebenen Antriebs, bei dem die Energiequelle ein entferntes (normalerweise bodengest\u00fctztes) Lasersystem ist und von","datePublished":"2020-12-13","dateModified":"2020-12-13","author":{"@type":"Person","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki10\/author\/lordneo\/#Person","name":"lordneo","url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki10\/author\/lordneo\/","image":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/secure.gravatar.com\/avatar\/44a4cee54c4c053e967fe3e7d054edd4?s=96&d=mm&r=g","url":"https:\/\/secure.gravatar.com\/avatar\/44a4cee54c4c053e967fe3e7d054edd4?s=96&d=mm&r=g","height":96,"width":96}},"publisher":{"@type":"Organization","name":"Enzyklop\u00e4die","logo":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki4\/wp-content\/uploads\/2023\/08\/download.jpg","url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki4\/wp-content\/uploads\/2023\/08\/download.jpg","width":600,"height":60}},"image":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/upload.wikimedia.org\/wikipedia\/commons\/thumb\/9\/96\/Laser_launch_hx_kare.png\/300px-Laser_launch_hx_kare.png","url":"https:\/\/upload.wikimedia.org\/wikipedia\/commons\/thumb\/9\/96\/Laser_launch_hx_kare.png\/300px-Laser_launch_hx_kare.png","height":"223","width":"300"},"url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki10\/2020\/12\/13\/laserantrieb-wikipedia\/","wordCount":4724,"articleBody":"     (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});before-content-x4Laserantrieb ist eine Form eines strahlgetriebenen Antriebs, bei dem die Energiequelle ein entferntes (normalerweise bodengest\u00fctztes) Lasersystem ist und von der Reaktionsmasse getrennt ist.  Diese Form des Antriebs unterscheidet sich von einer herk\u00f6mmlichen chemischen Rakete, bei der sowohl Energie als auch Reaktionsmasse von den an Bord des Fahrzeugs mitgef\u00fchrten festen oder fl\u00fcssigen Treibmitteln stammen.  Ein Laserstart-W\u00e4rmetauscher-Triebwerkssystem       (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});after-content-x4Table of ContentsGeschichte[edit]Lasergeschobenes Lichtsegel[edit]Lasergeschobenes Lichtsegel[edit]Photonenrecycling[edit]Laserbetriebene Rakete[edit]Laser-Thermorakete[edit]Ablativer Laserantrieb[edit]Gepulster Plasmaantrieb[edit]CW-Plasmaantrieb[edit]Laserelektrischer Antrieb[edit]Siehe auch[edit]Verweise[edit]Externe Links[edit]Geschichte[edit]Die Grundkonzepte eines photonengetriebenen “Segel” -Antriebssystems wurden von Eugene Sanger und dem ungarischen Physiker Gy\u00f6rgy Marx entwickelt.  Antriebskonzepte mit lasergesteuerten Raketen wurden in den 1970er Jahren von Arthur Kantrowitz und Wolfgang Moekel entwickelt.[1]    Eine Ausstellung von Kantrowitz ‘Ideen f\u00fcr Laserantriebe wurde 1988 ver\u00f6ffentlicht.[2]       (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});after-content-x4Laserantriebssysteme k\u00f6nnen auf zwei verschiedene Arten Impulse auf ein Raumfahrzeug \u00fcbertragen.  Der erste Weg nutzt den Photonenstrahlungsdruck, um die Impuls\u00fcbertragung voranzutreiben, und ist das Prinzip hinter Sonnensegeln und Lasersegeln.  Die zweite Methode verwendet den Laser, um die Masse wie bei einer herk\u00f6mmlichen Rakete aus dem Raumfahrzeug auszutreiben.  Dies ist die am h\u00e4ufigsten vorgeschlagene Methode, die jedoch durch die Raketengleichung in den endg\u00fcltigen Geschwindigkeiten der Raumfahrzeuge grundlegend begrenzt ist.Lasergeschobenes Lichtsegel[edit]Lasergeschobene Segel sind Beispiele f\u00fcr strahlgetriebene Antriebe.Lasergeschobenes Lichtsegel[edit]Ein lasergeschobenes Lichtsegel ist ein d\u00fcnnes reflektierendes Segel, das einem Sonnensegel \u00e4hnelt, bei dem das Segel eher von einem Laser als von der Sonne geschoben wird.  Der Vorteil des Lichtsegelantriebs besteht darin, dass das Fahrzeug weder die Energiequelle noch die Reaktionsmasse f\u00fcr den Antrieb tr\u00e4gt, und daher werden die Einschr\u00e4nkungen der Tsiolkovsky-Raketengleichung zum Erreichen hoher Geschwindigkeiten vermieden.  Die Verwendung eines lasergeschobenen Lichtsegels wurde urspr\u00fcnglich 1966 von Marx vorgeschlagen.[3]    als eine Methode des interstellaren Reisens, die extrem hohe Massenverh\u00e4ltnisse vermeiden w\u00fcrde, wenn kein Kraftstoff transportiert wird, und 1989 vom Physiker Robert L. Forward detailliert analysiert.[4]        Eine weitere Analyse des Konzepts wurde von Landis durchgef\u00fchrt,[5][6]  Mallove und Matloff,[7]Andrews[8]  und andere.Der Strahl muss einen gro\u00dfen Durchmesser haben, damit nur ein kleiner Teil des Strahls aufgrund von Beugung das Segel verfehlt, und die Laser- oder Mikrowellenantenne muss eine gute Richtungsstabilit\u00e4t aufweisen, damit das Fahrzeug seine Segel schnell genug kippen kann, um der Mitte zu folgen des Strahls.  Dies wird wichtiger, wenn Sie von interplanetaren Reisen zu interstellaren Reisen wechseln und von einer Vorbeiflugmission zu einer Landemission zu einer R\u00fcckmission.  Der Laser kann alternativ eine gro\u00dfe phasengesteuerte Anordnung kleiner Ger\u00e4te sein, die ihre Energie direkt aus Sonnenstrahlung beziehen.       (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});after-content-x4Das lasergeschobene Segel wird vom Breakthrough Starshot-Projekt als Methode zum Antreiben einer kleinen interstellaren Sonde vorgeschlagen.Eine andere Methode, um ein viel gr\u00f6\u00dferes Raumschiff auf hohe Geschwindigkeiten zu bringen, ist die Verwendung eines Lasersystems, um einen Strom von viel kleineren Segeln anzutreiben.  Jedes alternative Minisegel wird durch einen Laser aus dem Heimsystem verlangsamt, so dass sie mit ionisierenden Geschwindigkeiten kollidieren.  Die ionisierenden Kollisionen k\u00f6nnten dann verwendet werden, um mit einem starken Magnetfeld auf dem Raumfahrzeug zu interagieren, um eine Kraft bereitzustellen, um es anzutreiben und zu bewegen.  Eine Erweiterung der Idee besteht darin, Kernmaterial auf den Minisegeln zu haben, das gespalten oder verschmolzen wird, um eine viel st\u00e4rkere Kraft bereitzustellen, aber die Kollisionsgeschwindigkeiten m\u00fcssten viel h\u00f6her sein.Photonenrecycling[edit]Metzgar und Landis schlugen eine Variante des lasergeschobenen Segels vor, bei der die vom Segel reflektierten Photonen wiederverwendet werden, indem sie von einem station\u00e4ren Spiegel zur\u00fcck zum Segel reflektiert werden.  ein “Multi-Bounce-Lasersegel”.[9]    Dies verst\u00e4rkt die Kraft, die durch das Recycling der Photonen erzeugt wird, was zu einer erheblich h\u00f6heren Kraft f\u00fchrt, die mit derselben Laserleistung erzeugt wird.  Es gibt auch eine photonische Multi-Bounce-Segelkonfiguration, die eine gro\u00dfe Fresnellinse um ein Lasergenerierungssystem verwendet.  In dieser Konfiguration strahlt der Laser Licht auf ein Sondensegel, das es nach au\u00dfen beschleunigt, und wird dann durch die Fresnellinse zur\u00fcckreflektiert, um von einer gr\u00f6\u00dferen, massiveren Reflektorsonde reflektiert zu werden, die in die andere Richtung geht.  Das Laserlicht wird viele Male hin und her reflektiert, wodurch die \u00fcbertragene Kraft verbessert wird. Wichtig ist jedoch, dass die gro\u00dfe Linse in einer stabileren Position bleibt, da sie nicht stark vom Impuls des Laserlichts beeinflusst wird.Ein optischer Hohlraum erm\u00f6glicht eine st\u00e4rkere Wiederverwendung von Photonen, aber das Halten des Strahls im Hohlraum wird viel schwieriger.  Ein optischer Hohlraum kann mit zwei hochreflektierenden Spiegeln hergestellt werden, die einen optischen Fabry-P\u00e9rot-Resonanzhohlraum bilden, in dem jede kleine Bewegung von Spiegeln den Resonanzzustand und den photonischen Nullschub zerst\u00f6ren w\u00fcrde.  Solche optischen Hohlr\u00e4ume werden zur Gravitationswellendetektion wie bei LIGO wegen ihrer extremen Empfindlichkeit gegen\u00fcber der Bewegung des Spiegels verwendet.  Bae schlug urspr\u00fcnglich vor[10]  aus diesem Grund Photonenrecycling zur Verwendung in einem Flug mit Nanometergenauigkeitsbildung von Satelliten zu verwenden.  Bae entdeckte jedoch[11]  In einem aktiven optischen Hohlraum, der aus zwei Spiegeln mit hohem Reflexionsverm\u00f6gen und einem dazwischen liegenden Laserverst\u00e4rkungsmedium besteht, wird das Photonenrecycling \u00e4hnlich wie beim typischen Laserresonator weniger empfindlich f\u00fcr die Bewegung von Spiegeln.  Bae nannte das Laserstrahlruder basierend auf dem Photonenrecycling in einem aktiven optischen Hohlraum Photonic Laser Thruster (PLT).[12] 2015 demonstrierte sein Team mit einem 500-W-Lasersystem die Anzahl der Photonenrecycling bis zu 1.540 \u00fcber eine Entfernung von wenigen Metern und photonische St\u00f6\u00dfe bis zu 3,5 mN.  In einer Labordemonstration[13]  Ein Cubesat (0,75 kg Gewicht) wurde mit PLT angetrieben.[14]Laserbetriebene Rakete[edit]Es gibt verschiedene Formen von Laserantrieben, bei denen der Laser als Energiequelle verwendet wird, um dem an Bord der Rakete bef\u00f6rderten Treibmittel Impuls zu verleihen.  Die Verwendung eines Lasers als Energiequelle bedeutet, dass die dem Treibmittel zugef\u00fchrte Energie nicht durch die chemische Energie des Treibmittels begrenzt ist.Laser-Thermorakete[edit]Die Laser-Thermorakete (W\u00e4rmetauscher (HX)) ist eine Thermorakete, bei der das Treibmittel durch Energie erw\u00e4rmt wird, die von einem externen Laserstrahl bereitgestellt wird.[15][16]    Der Strahl erw\u00e4rmt einen festen W\u00e4rmetauscher, der seinerseits ein inertes fl\u00fcssiges Treibmittel erw\u00e4rmt und es in hei\u00dfes Gas umwandelt, das durch eine herk\u00f6mmliche D\u00fcse ausgesto\u00dfen wird.  Dies \u00e4hnelt im Prinzip dem kernthermischen und solarthermischen Antrieb.  Durch die Verwendung eines gro\u00dfen flachen W\u00e4rmetauschers kann der Laserstrahl direkt auf den W\u00e4rmetauscher scheinen, ohne die Optik auf das Fahrzeug zu fokussieren.  Das HX-Triebwerk hat den Vorteil, dass es mit jeder Laserwellenl\u00e4nge und sowohl mit CW- als auch mit gepulsten Lasern gleich gut funktioniert und einen Wirkungsgrad von nahezu 100% aufweist.  Das HX-Triebwerk wird durch das W\u00e4rmetauschermaterial und durch Strahlungsverluste auf relativ niedrige Gastemperaturen, typischerweise 1000 – 2000 \u00b0 C, begrenzt. F\u00fcr eine gegebene Temperatur wird der spezifische Impuls mit der Reaktionsmasse mit minimalem Molekulargewicht und mit Wasserstoff-Treibmittel maximiert liefert einen ausreichenden spezifischen Impuls von bis zu 600 – 800 Sekunden, der im Prinzip hoch genug ist, um einstufige Fahrzeuge in die Erdumlaufbahn zu bringen.  Das HX-Laserstrahlkonzept wurde 1991 von Jordin Kare entwickelt.[17]  Ein \u00e4hnliches thermisches Mikrowellenantriebskonzept wurde 2001 von Kevin L. Parkin bei Caltech unabh\u00e4ngig entwickelt.Eine Variation dieses Konzepts wurde von Prof. John Sinko und Dr. Clifford Schlecht als redundantes Sicherheitskonzept f\u00fcr Verm\u00f6genswerte im Orbit vorgeschlagen.[18]  Pakete mit eingeschlossenen Treibmitteln sind an der Au\u00dfenseite eines Raumanzugs angebracht, und Auslasskan\u00e4le verlaufen von jedem Paket zur anderen Seite des Astronauten oder Werkzeugs.  Ein Laserstrahl von einer Raumstation oder einem Shuttle verdampft das Treibmittel in den Packungen.  Der Auspuff wird hinter den Astronauten oder das Werkzeug geleitet und zieht das Ziel in Richtung der Laserquelle.  Um den Ansatz zu bremsen, wird eine zweite Wellenl\u00e4nge verwendet, um das \u00c4u\u00dfere der Treibmittelpakete auf der nahen Seite abzutragen.Ablativer Laserantrieb[edit]Ablativer Laserantrieb (ALP) ist eine Form eines strahlgetriebenen Antriebs, bei dem ein externer gepulster Laser verwendet wird, um eine Plasmafahne von einem festen Metalltreibmittel abzubrennen und so Schub zu erzeugen.[19]  Der gemessene spezifische Impuls kleiner ALP-Aufbauten ist mit etwa 5000 s (49 kN \u00b7 s \/ kg) sehr hoch, und im Gegensatz zu dem von Leik Myrabo entwickelten Leichtfahrzeug, das Luft als Treibmittel verwendet, kann ALP im Weltraum eingesetzt werden.Das Material wird mit hoher Geschwindigkeit durch Laserablation mit einem gepulsten Laser direkt von einer festen oder fl\u00fcssigen Oberfl\u00e4che entfernt.  Je nach Laserfluss und Pulsdauer kann das Material einfach erw\u00e4rmt und verdampft oder in Plasma umgewandelt werden.  Der ablative Antrieb funktioniert in Luft oder Vakuum.  Spezifische Impulswerte von 200 Sekunden bis zu mehreren tausend Sekunden sind durch Auswahl der Treibmittel- und Laserpulseigenschaften m\u00f6glich.  Variationen des ablativen Antriebs umfassen einen Doppelpulsantrieb, bei dem ein Laserpuls Material ablatiert und ein zweiter Laserpuls das abgetragene Gas weiter erw\u00e4rmt, einen Lasermikroantrieb, bei dem ein kleiner Laser an Bord eines Raumfahrzeugs sehr kleine Mengen Treibmittel zur Lagesteuerung oder zum Man\u00f6vrieren ablatiert. und Entfernung von Weltraumm\u00fcll, bei dem der Laser Material von Tr\u00fcmmerteilchen in der Erdumlaufbahn ablatiert, ihre Umlaufbahnen \u00e4ndert und sie wieder eintreten l\u00e4sst.Antriebsforschungszentrum der Universit\u00e4t von Alabama, Huntsville[20]  hat ALP erforscht.[21]Gepulster Plasmaantrieb[edit]Ein energiereicher Impuls, der in einem Gas oder auf einer von Gas umgebenen festen Oberfl\u00e4che fokussiert ist, f\u00fchrt zu einem Zusammenbruch des Gases (normalerweise Luft).  Dies verursacht eine expandierende Sto\u00dfwelle, die Laserenergie an der Sto\u00dffront absorbiert (eine lasergest\u00fctzte Detonationswelle oder LSD-Welle);  Die Ausdehnung des hei\u00dfen Plasmas hinter der Sto\u00dffront w\u00e4hrend und nach dem Impuls \u00fcbertr\u00e4gt den Impuls auf das Fahrzeug.  Gepulster Plasmaantrieb unter Verwendung von Luft als Arbeitsfluid ist die einfachste Form des luftatmenden Laserantriebs.  Das rekordverd\u00e4chtige Leichtschiff, das von Leik Myrabo vom RPI (Rensselaer Polytechnic Institute) und Frank Mead entwickelt wurde, arbeitet nach diesem Prinzip.Ein weiteres Konzept des gepulsten Plasmaantriebs wird von Prof. Hideyuki Horisawa untersucht.[22]CW-Plasmaantrieb[edit]Ein kontinuierlicher Laserstrahl, der in einem str\u00f6menden Gasstrom fokussiert ist, erzeugt ein stabiles lasergest\u00fctztes Plasma, das das Gas erw\u00e4rmt.  Das hei\u00dfe Gas wird dann durch eine herk\u00f6mmliche D\u00fcse expandiert, um Schub zu erzeugen.  Da das Plasma die W\u00e4nde des Motors nicht ber\u00fchrt, sind sehr hohe Gastemperaturen m\u00f6glich, wie beim nuklearen thermischen Antrieb des Gaskerns.  Um jedoch einen hohen spezifischen Impuls zu erreichen, muss das Treibmittel ein niedriges Molekulargewicht haben;  Wasserstoff wird normalerweise f\u00fcr den tats\u00e4chlichen Gebrauch mit spezifischen Impulsen um 1000 Sekunden angenommen.  Der CW-Plasmaantrieb hat den Nachteil, dass der Laserstrahl entweder durch ein Fenster oder unter Verwendung einer speziell geformten D\u00fcse pr\u00e4zise in die Absorptionskammer fokussiert werden muss.  CW-Plasma-Triebwerksexperimente wurden in den 1970er und 1980er Jahren haupts\u00e4chlich von Dr. Dennis Keefer von UTSI und Prof. Herman Krier von der University of Illinois in Urbana-Champaign durchgef\u00fchrt.Laserelektrischer Antrieb[edit]Eine allgemeine Klasse von Antriebstechniken, bei denen die Laserstrahlleistung in Elektrizit\u00e4t umgewandelt wird, die dann eine Art elektrisches Antriebsstrahlruder antreibt.Ein kleiner Quadcopter ist 12 Stunden und 26 Minuten geflogen und wurde von einem 2,25-kW-Laser (der mit weniger als der H\u00e4lfte seines normalen Betriebsstroms betrieben wird) mit 170-Watt-Photovoltaik-Arrays als Leistungsempf\u00e4nger aufgeladen.[23]  und es wurde gezeigt, dass ein Laser die Batterien eines unbemannten Luftfahrzeugs im Flug 48 Stunden lang aufl\u00e4dt.[24]F\u00fcr Raumfahrzeuge wird der laserelektrische Antrieb als Konkurrent des solarelektrischen oder nuklearelektrischen Antriebs f\u00fcr den Antrieb mit geringem Schub im Weltraum angesehen.  Leik Myrabo hat jedoch einen elektrischen Hochdruck-Laserantrieb vorgeschlagen, bei dem mithilfe der Magnetohydrodynamik Laserenergie in Elektrizit\u00e4t umgewandelt und Luft um ein Fahrzeug f\u00fcr den Schub elektrisch beschleunigt wird.Siehe auch[edit]Verweise[edit]^ Michaelis, MM und Forbes, A. 2006. Laserantrieb: eine \u00dcberpr\u00fcfung. S\u00fcdafrikanisches Wissenschaftsjournal, 102(7\/8), 289 & ndash; 295 ^ A. Kantrowitz, in  Tagungsband der Internationalen Laserkonferenz ’87, FJ Duarte, Ed.  (STS Press, Mc Lean, VA, 1988).^ G. Marx, “Interstellares Fahrzeug mit Laserstrahl” Nature, Vol.  211Juli 1966, S. 22-23.^ RL Forward, “Roundtrip Interstellar Travel Using Laser-Pushed Lightsails” J. Spacecraft and Rockets.  21S. 187-195 (M\u00e4rz-April 1989)^ GA Landis, “\u00dcberlegungen zu Optik und Materialien f\u00fcr ein Lasersegel-Lichtsegel”, Papier IAA-89-664 (Text)^ GA Landis, “Kleine interstellare Sonde mit lasergeschobenem Lichtsegel: Eine Studie \u00fcber Parametervariationen”,  J. British Interplanetary Society.  504, S. 149-154 (1997);  Papier IAA-95-4.1.1.02,^ Eugene Mallove & Gregory Matloff (1989). Das Starflight-Handbuch.  John Wiley & Sons, Inc. ISBN 978-0-471-61912-3.^ DG Andrews, “Kosten\u00fcberlegungen f\u00fcr interstellare Missionen”, Papier IAA-93-706^ RA Metzger und GA Landis, “Multi-Bounce Laser-Based Sails”, STAIF-Konferenz \u00fcber WeltraumforschungstechnologieAlbuquerque NM, 11.-15. Februar 2001. AIP Conf.  Proc.  552397. doi:10.1063 \/ 1.1357953^ Bae, Young (2007-09-18).  “Photon Tether Formation Flight (PTFF) f\u00fcr verteilte und fraktionierte Raumarchitekturen”. AIAA SPACE 2007 Konferenz & Ausstellung.  Reston, Virginia: Amerikanisches Institut f\u00fcr Luft- und Raumfahrt.  doi:10.2514 \/ 6.2007-6084.  ISBN 9781624100161. ^ Bae, Young K. (2008).  “Photonischer Laserantrieb: Proof-of-Concept-Demonstration”. Zeitschrift f\u00fcr Raumfahrzeuge und Raketen. 45 (1): 153\u2013155.  doi:10.2514 \/ 1.32284.  ISSN 0022-4650.^ Bae, Young (2007-09-18).  “Photonischer Laserantrieb (PLP): Photonenantrieb unter Verwendung eines aktiven resonanten optischen Hohlraums”. AIAA SPACE 2007 Konferenz & Ausstellung.  Reston, Virginia: Amerikanisches Institut f\u00fcr Luft- und Raumfahrt.  doi:10.2514 \/ 6.2007-6131.  ISBN 9781624100161. ^ Youtube Video^ Bae, Young (2016). “Demonstration eines photonischen Laserstrahlruders der mN-Klasse”. ResearchGate.  Internationale Konferenz f\u00fcr Hochleistungslaserablation und gerichtete Energie.  Abgerufen 2018-11-22.^ H. 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Abgerufen 2017-02-06.CS1-Wartung: Archivierte Kopie als Titel (Link)^ Kare \/ Nugent et al. “12-Stunden-Schwebeflug: Flugdemonstration eines lasergesteuerten Quadrocopters” Archiviert 2013-05-14 an der Wayback-Maschine LaserMotive, April 2010. Abgerufen: 12. Juli 2012.^ “Laser treibt Lockheed Martins Stalker UAS 48 Stunden lang an” sUAS News, 11. Juli 2012. Abgerufen: 12. Juli 2012.Externe Links[edit]     (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});after-content-x4"},{"@context":"http:\/\/schema.org\/","@type":"BreadcrumbList","itemListElement":[{"@type":"ListItem","position":1,"item":{"@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki10\/#breadcrumbitem","name":"Enzyklop\u00e4die"}},{"@type":"ListItem","position":2,"item":{"@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki10\/2020\/12\/13\/laserantrieb-wikipedia\/#breadcrumbitem","name":"Laserantrieb – Wikipedia"}}]}]