Warum verliert der Aeolus-Weltraumlaser so schnell an Leistung?

Das sagt der BBC-News-Artikel Aeolus: Wind-mapping space laser is lost power

Der europäische Satellit Aeolus wurde letztes Jahr gestartet, um Daten zur Verbesserung der Wettervorhersagen zu sammeln, und seine Beobachtungen haben sich zweifellos bewährt.

Allerdings ist der Laser mittlerweile degradiert und hat bereits die Hälfte seiner Leistung eingebüßt.

Ingenieure planen, Aeolus im Juni auf seine Backup-Lichtquelle umzustellen, um zu sehen, welchen Unterschied dies machen könnte.

Wenn die gleichen Probleme auftreten, kann das im Vereinigten Königreich montierte Raumfahrzeug möglicherweise nicht die für die Mission erwarteten mindestens drei Jahre absolvieren.

„Wir verlieren an Kraft bei der ausgehenden Leistung von etwa 1 Millijoule pro Woche“, sagte Dr. Josef Aschbacher, Direktor für Erdbeobachtung bei der Europäischen Weltraumorganisation (Esa).

" Wir wissen nicht warum. Wir haben einige Spekulationen, aber das ist alles.

"Das ist die schlechte Nachricht; die gute Nachricht ist, dass die Qualität der Winddaten trotz des immer schlechter werdenden Lasers fantastisch ist." (Betonung hinzugefügt)

Was ist die wahrscheinlichste Ursache, oder was ist zumindest die Spekulation? Meine Antwort auf Wird es im Weltall schmutzig? beschreibt die Probleme der UV-induzierten Verschlechterung optischer Oberflächen, die Aeolus seit einem Jahrzehnt plagen:

Der BBC-Artikel Aeolus: Wind Satellite Weathers Technical Storm fasst ein Drama von über einem Jahrzehnt zusammen, in dem sich das Projekt zur Beobachtung des Erdwinds verzögerte, weil die UV-Optik selbst in einem simulierten Weltraumvakuum immer schmutziger wurde.

Ausgasen (erwähnt in @called2voyages Antwort auf Do things get dirty in space? as well) enthält oft kohlenstoffbasierte Moleküle, und wenn diese mit ultraviolettem Licht kombiniert werden (wie in @Tristans Kommentar erwähnt ), können sie reißen und dauerhafter daran haften Oberflächen. In diesem Fall waren dies äußerst wichtige und zahlreiche optische Oberflächen.

Ist es höchstwahrscheinlich, dass sie dieses Problem nie behoben haben, oder ist es eher etwas Neues, wie vielleicht atomarer Sauerstoff? Aeolus (2018-066A, 43600) ist erst bei etwa 320 km .

Quelle "Ingenieure mussten einen Weg finden, den Laser daran zu hindern, seine eigene Optik zu beschädigen"

https://www.bbc.com/news/science-environment-44415752 „Ingenieure mussten einen Weg finden, den Laser daran zu hindern, seine eigene Optik zu beschädigen“

alternativer und hochgradig apostrophierter Titel: Warum nimmt die Leistung des Aeolus-Lasers der ESA so schnell ab?
Insbesondere könnte diese Frage unbeantwortet bleiben, bis das operative Team von Aeolus seine Abschlussberichte zu diesem Fall veröffentlicht.
Ich verstehe nicht, warum diese Frage als meinungsbasiert gekennzeichnet wurde. Es gibt eine sachliche Ursache für den Ausfall des Lasers. Wenn die Sorge darin besteht, dass wir diese Ursache jetzt nicht kennen, ist es am besten, die Frage offen und unbeantwortet zu lassen, bis wir es wissen. Das Schließen der Frage macht es nur schwieriger, die Frage später zu beantworten.
Deine zweifach positiv bewertete* Antwort ;)? Danke, dass Sie mich in dieses Kaninchenloch zum Googeln von Sachen über UV-Abbau geschickt haben.
@MagicOctopusUrn oh, heh, das hatte ich vergessen. Okay, jetzt ist alles in Ordnung mit dem Universum.
@uhoh der mir in dieser Frage gutgeschriebene Link ( space.stackexchange.com/a/17198/12102 ) scheint nicht wirklich von mir zu sein.
@OrganicMarble behoben ... endlich

Antworten (1)

Kurzversion: Ich weiß es nicht. Aber ich kann sagen, dass weltraumgestützte Laser eine Geschichte von Fluganomalien haben. ICESat-1 ist ein Paradebeispiel.

In diesem Fall kam das Failure Review Board zu dem Schluss (Link unten):

...dass die wahrscheinlichste Ursache für den Ausfall von GLAS Laser 1 ein unerwarteter Ausfallmechanismus in einem Pumpdiodenarray war, der zu einer übermäßigen Leistungsverschlechterung und einem katastrophalen Ausfall führte. Bei der Herstellung der Laserdiodenarrays wurde übermäßig viel Indiumlot eingeführt, was zu einer metallurgischen Reaktion führte, die die Goldleiter durch die Bildung einer nichtleitenden intermetallischen Gold-Indium-Verbindung, Goldindid, mit einer von der Temperatur abhängigen Geschwindigkeit fortschreitend erodierte.

Der zweite notwendige Faktor, der zu dem katastrophalen Ausfall beitrug, war die Entwicklung eines Strom-Shunts in einem Dioden-Array-Barren, der mit den relativ hohen Stromanforderungen (im Vergleich zu MOLA) in den Golddrahtverbindungen kombiniert wurde. Der Strom-Shunt erzwang die Umverteilung des Stroms, was die Goldindidbildung und die Drahtermüdung durch erhöhte thermische Spannungen beschleunigte und letztendlich zu offenen Bonddrähten beitrug. Irgendwann waren die verbleibenden Drähte der Belastung nicht mehr gewachsen und aufgeschmolzen. Ein Lichtbogen bildete dann einen Masseschluss, der andere Dioden überlastete und sie ebenfalls offen schmolz.

Beachten Sie, dass dies eine sehr spezifische Ursache ist, nicht etwas Allgemeines, und ich bezweifle sehr, dass die Ursache der Anomalie von Aeolus, was auch immer sich herausstellt, dieselbe sein wird.

ICESat-2 flog auch einen Laser, und soweit ich weiß, hat er sich im Flug bisher gut bewährt. Die Laserentwicklung hatte jedoch schwerwiegende Entwicklungsprobleme, wie im zweiten Link beschrieben.

Die ICESat-Laser sind Nahinfrarot-Instrumente, während Aeolus ultraviolett ist. Die Erzeugung dieser Frequenz ist ein weiterer technologischer Schritt. Und UV-Optiken sind außerordentlich empfindlich gegenüber Verunreinigungen. Probleme wie diese sind natürlich bedauerlich, und ich bin sicher, dass das Team alles getan hat, um den Erfolg sicherzustellen. Aber angesichts der Erfolgsgeschichte von weltraumgestützten Lasern kann ich nicht sagen, dass es eine große Überraschung für mich ist.

"Ich weiß nicht." & "Ich bezweifle sehr, dass die Ursache der Anomalie von Aeolus, was auch immer sich herausstellt, die gleiche sein wird." Also keine Antwort auf die gestellte Frage?
Wenn es um Elektronikfehler ginge, wäre dies eine interessante Teilantwort. Bei dieser Frage geht es jedoch um einen bestimmten Ausfall eines bestimmten Lasers in einem bestimmten Raumfahrzeug, und die Ursache für die langsame Verschlechterung der optischen Leistung scheint ... eher optisch zu sein und mit Ausgasung zusammenzuhängen als mit einer schlechten Lötstelle. Außerdem, was ist "Gold Indide"?
Organic Marble: Stimmt, ich weiß es nicht. Ich dachte, es wäre hilfreich, einige Hintergrundinformationen zu Problemen mit ähnlichen Systemen zu geben.
uhoh: Die Frage wird wie folgt zitiert: „Wir verlieren an Kraft bei der ausgehenden Leistung von etwa 1 Millijoule pro Woche“, sagte Dr. Josef Aschbacher, der Direktor für Erdbeobachtung bei der Europäischen Weltraumorganisation (Esa). Wir tun es nicht wissen warum. Wir haben einige Spekulationen, aber das ist alles. Ausgasen ist eine Möglichkeit, und sicherlich eine starke. Aber es ist bei weitem nicht die einzige. Ich habe versucht, einige Hintergrundinformationen als hilfreiche Informationen zu geben, nicht zu behaupten, dass ich weiß, wie ihre Fehleruntersuchung ausfallen wird. Goldindium klingt wie eine Verbindung aus Gold und Indium. Sie nennen es ein Intermetall.
Warum verliert der Aeolus-Weltraumlaser so schnell an Leistung?
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