Wie würde ein Laser Weltraumschrott "abschießen"?

Diese Frage ist mit einem Artikel verknüpft, der einen bodengestützten Laser beschreibt, der zum Abschießen von Weltraumschrott im Orbit entwickelt wurde:

„Die Wissenschaftler beabsichtigen, das riesige, bald zu bauende Teleskop im Altay Optical-Laser Center zu nutzen und es in eine Laserkanone umzuwandeln“, sagte eine Quelle von Roscosmos gegenüber Sputnik News .

Am 11. Juni gaben Forscher der Scientific and Industrial Corporation „Precision Instrument Systems“ (NPK SPP), einer Gruppe innerhalb der russischen Raumfahrtbehörde Roscosmos, die Entwicklung einer Laserkanone bekannt, die Weltraumschrott abschießen wird, der derzeit die Erde umkreist.

Wie soll das funktionieren? Würde das Schießen von Dingen im Orbit sie nicht einfach in kleinere (weniger leicht zu verfolgende) Dinge zerlegen, die sich noch im Orbit befinden?

Der Artikel behauptet, dass der Weltraumschrott einfach verdampft wird:

Die Kanone wird einem als "Laserablation" bekannten Prozess folgen, um Weltraumschrott abzuschießen. Die Energie der Kanone wird Weltraumschrott mit einem Strahl erhitzen, der ihn dann verdampfen lässt. Als Ergebnis wird der Weltraumschrott verdampfen .

Betonung von mir

Aber das wird sicherlich nur viel mehr Partikel < 1 cm erzeugen, um die man sich Sorgen machen muss?

@Chris Stratton erwähnt in den Kommentaren den Wikipedia-Artikel über Laserbesen , der einen anderen Mechanismus zum Entfernen von Weltraumschrott beschreibt:

Das ablatierende Material verleiht einen kleinen Schub, der sein orbitales Perigäum in die obere Atmosphäre absenkt, wodurch der Luftwiderstand erhöht wird, so dass seine verbleibende orbitale Lebensdauer kurz ist.

und

Andere finanzierte Forschungen in diesem Bereich widerlegen die Behauptung der NASA und demonstrieren die genaue Physik, die damit verbunden ist, was zeigt, dass Weltraumschrott unabhängig von der Richtung der Laserbeleuchtung wieder eindringt.

Aber ich bin mir immer noch nicht sicher, ob ich überzeugt bin. Ich glaube, ich verstehe, wie das Drücken eines Objekts "nach oben" dazu führen würde, dass sich die andere Seite seiner Umlaufbahn absenkt, aber wenn das Objekt taumeln würde (oder aufgrund eines Schusses mit einem Laser in einen Sturz versetzt würde), würde dies nicht die Richtung von Der ablative Schub geht am Ende in zufällige Richtungen aus? Und wie klein müssen die Teilchen der abgetragenen Materie sein, die den Schub liefern, damit sie nicht selbst zum Problem werden?

Stack-Exchange-Regeln erfordern, dass Sie sich trivial bemühen, ein Thema zu recherchieren, bevor Sie eine Frage stellen („Haben Sie gründlich nach einer Antwort gesucht, bevor Sie Ihre Frage gestellt haben?“). Wenn Sie nach so etwas wie „Laser Space Junk“ gesucht hätten, hätten Sie schnell den Weg zu en.wikipedia.org/wiki/Laser_broom gefunden
@ChrisStratton Danke für den Link, ich habe mich tatsächlich ein bisschen umgesehen und nichts gefunden. Der fragliche Artikel geht nicht auf die Mechanik ein, und meine Suche hat nur ähnliche Artikel gefunden (die ich zugegebenermaßen nicht sehr weit durchkämmt habe, bevor ich aufgegeben habe).
@gandalf3: Ich kann nicht sagen, was Sie mehr von einer Erklärung erwarten, als der WP-Artikel bietet, TBH. Oberflächenablation? Bescheidener Delta-V-Effekt, der die Deorbit beschleunigt? Es ist alles da. Vielleicht meinst du, es ist zu technisch, um leicht verstanden zu werden.
@NathanTuggy Ah, ich bezog mich auf den Artikel aus dem ursprünglichen Beitrag. Der Wikipedia-Artikel beginnt tatsächlich, meine Frage zu beantworten, aber ich bin in einigen Teilen immer noch unklar. Ich werde meine Frage in einer Minute aktualisieren.
@uhoh das ist eher eine Mischung aus Übertreibung und schlechter Übersetzung von jemandem, der mit dem Thema nicht vertraut ist. Ablation bedeutet im Allgemeinen nicht, ein ganzes Objekt in Nichts zu verdampfen, sondern genau den allmählichen Mechanismus und den daraus resultierenden Schub, der im Artikel über den Laserbesen beschrieben wird. Wenn Sie einfach mit einem Laser Dinge im Weltraum in die Luft jagen könnten, wäre die ASAT/ABM-Situation ganz anders als sie ist.
@ChrisStratton Absolut, daher meine Fragen nach dem Lesen dieses Artikels. Ich habe jedoch immer noch Fragen dazu, wie ein richtiger Laserbesen effektiv sein kann. Ich habe meine Frage entsprechend aktualisiert.
@ChrisStratton, das könnte dann die Grundlage für eine gute Antwort sein und würde es anderen ermöglichen, besser zu überlegen, ob dies in diesem Fall tatsächlich zutrifft.
@NathanTuggy Ich habe meine Frage aktualisiert
Grundsätzlich würde der Laser einen Teil des Weltraumschrotts verdampfen (in ein Gas verwandeln) und dieses austretende Gas würde wie ein Triebwerk wirken. Alternativ nutzen Sie die Kraft, die der Laser auf den Bereich des Weltraumschrotts ausübt, um ihn langsam aus der Umlaufbahn zu bringen, ähnlich wie ein Sonnensegel funktioniert.

Antworten (3)

Hier ist eine PDF-Datei, in der Techniken zur Entfernung von Lasertrümmern untersucht werden.

Zusammenfassung:

1) Die Entfernung von Nicht-Ablations-Lasertrümmern (durch leichten Druck und Wärmestrahlung) ist unwirksam. Nur die Impulslaserablation ist möglich.

2) Ein großer Spiegel (11-13 Meter) ist erforderlich, um den Laserstrahl zu fokussieren.

3) 0,75 kg Aluminiumschrott bei 500 km Orbit benötigt 9 Monate um deorbitiert zu werden (mit Laserbeleuchtung 100 Sekunden pro Orbit). Laserpulsenergie 7,3 kJ, Folgefrequenz 11 Hz.

Tabelle aus dem Papier:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich bin mir ziemlich sicher, dass dies im Moment als Nur-Link-Antwort gilt. Könnten Sie den Inhalt des PDFs in Ihrer Antwort zusammenfassen?
@F1Krazy - fertig

Die Kanone wird einem als "Laserablation" bekannten Prozess folgen, um Weltraumschrott abzuschießen. Die Energie der Kanone wird Weltraumschrott mit einem Strahl erhitzen, der ihn dann verdampfen lässt. Infolgedessen wird der Weltraumschrott verdampfen.

Aber das wird sicherlich nur viel mehr Partikel < 1 cm erzeugen, um die man sich Sorgen machen muss?

Die Verdampfung verwandelt Dinge in ein Gas, sodass die Partikel einzelne Moleküle sind, die kein Problem darstellen.

Der knifflige Teil besteht darin, den Weltraummüll zum Verdampfen zu bringen und nicht in kleine, aber gefährliche Stücke zu zerfallen. Dies erfordert ein langsames, allmähliches Erhitzen, anstatt es mit viel Energie auf einmal zu sprengen.

Langsames Aufheizen erfordert Zeit, daher müssen Sie den Laser eine Weile auf das Ziel halten. Das ist schwieriger, als ihn nur einmal mit einem kurzen Impuls zu treffen.

Die Ablation oder allmähliche Verdampfung von Teilen des Weltraummaterials im Laufe der Zeit würde die Erdumlaufbahn mit Metalldämpfen und anderen Dingen füllen, aber bei den Temperaturen von verdampften Metallen haben die Atome so viel Energie (da die Temperatur eines Gases die Geschwindigkeit der Atome ist oder Moleküle), dass sie höchstwahrscheinlich entkommen und vom Sonnenwind weggefegt werden oder in die Atmosphäre gelangen.

Aber wie bringt man diese Art von Energie auf ein bisschen Zeug im Orbit und durch die turbulente Atmosphäre? Ich bin mir nicht sicher, wie es in diesem Projekt gemacht wird, aber damals, während Ronald Reagans SDI, gab es ein geheimes Projekt, weltraumgestützte Laser zu verwenden, um Interkontinentalraketen im Flug zu zerstören. Viele bedeutende Experten sagten, dass dies nicht möglich sei, aber sie wussten nichts von der speziellen Erfindung des Lasers.

Ein phasenkonjugierter Spiegel ist ein Gaslaser, der auf hohe Energie gepumpt und dann durch einen schwachen Laserlichtimpuls ausgelöst werden kann. Wenn Sie einen Ziellaser abfeuern, passiert alles vom Ziel reflektierte Licht die Atmosphäre und die Wellenfront wird unbrauchbar verzerrt. Das heißt, es sei denn, der Impuls tritt in einen phasenkonjugierten Spiegel ein. Der Spiegel lasert und erzeugt einen sehr starken Impuls mit einer Wellenfront, die genau das Gegenteil des eingehenden Zielimpulses ist! Das Ergebnis ist, dass Sie nicht nur die maximale Kraft auf das Ziel bekommen, sondern auch nicht verfehlen können!

Heutzutage sind Computer und Aktuatoren schnell genug, dass sie verformbare Optiken verwenden könnten, um dies mithilfe von Daten eines Ziellasers zu kompensieren. Persönlich würde ich gerne einen großen konjugierten Spiegel in Betrieb sehen.

"Ein phasenkonjugierter Spiegel ist ein Gaslaser, der auf hohe Energie gepumpt und dann durch einen schwachen Laserlichtimpuls ausgelöst werden kann." Das klingt wirklich interessant! Können Sie einen Link zu einer Referenz oder Diskussion darüber hinzufügen, wie das funktioniert, damit die Leute weiterlesen können? Vielen Dank!
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