Kann man mit Lasern Löcher bohren oder Tunnel bauen?

Wie ich weiß, können Laser verwendet werden, um Löcher in Diamanten zu bohren oder Diamanten zu formen. Ich stellte mir vor, dass wir eine sehr breite Laserquelle verwenden können, um Löcher durch felsige Körper zu bohren und sie daher als Ersatz für Maschinen zum Bau von unterirdischen Tunneln zu verwenden Bergbau oder andere Anwendungen, bei denen Löcher durch Felsvorsprünge gebohrt werden müssen.

Ist die Idee, dass Löcher mit Lasern gebohrt werden können, aus technischer und physikalischer Sicht möglich? Wenn möglich, wie ist zu erklären, dass wir heutzutage immer noch Maschinen verwenden, um Tunnel physisch zu bohren? Ist es nur, weil die Kosten für Laser höher sind oder einfach technisch unmöglich?

@downvoter Wenn Sie ablehnen, schlage ich vor, dass Sie zumindest kommentieren, warum. Andernfalls ist es Mobbing und Sie verbessern weder die Community noch den Beitrag.

Antworten (2)

Richtig, Laser können Löcher bohren, aber es gibt ein paar wichtige Dinge zu wissen:

  1. Laser arbeiten, indem sie das stark gerichtete "gleichphasige" Licht verwenden, um die Substanz zu erhitzen und effektiv abzubrennen. Gestein hat eine der höchsten Schmelztemperaturen, ganz zu schweigen von der Siedetemperatur. Es würde also eine enorme Menge an Energie verbrauchen, um diese Wärme zu erzeugen;
  2. Ich vermute, dass ein so breiter Laser weniger effektiv wäre als ein Laserring und dann das innere Gestein entfernen würde. Die Menge an gasförmigem Gestein, die erzeugt würde, würde das Laserlicht trüben und einen riesigen Gasstrahl auf Siliziumbasis (Siliziumdioxid hat eine Siedetemperatur von 2.950 °C) verursachen, der sich bei ausreichender Kälte verfestigen und alle möglichen anderen technischen Probleme verursachen würde.

Technisch möglich, aber es gibt bessere Möglichkeiten. Als Antwort darauf, warum es jetzt nicht verwendet wird, wäre die Energie zu hoch und wir haben nicht die Technologie, um so viel Leistung (Energie pro Zeit) in einem Laser zu erzeugen (und wahrscheinlich auch nicht einmal in der Schaltung oder Stromerzeugung).

Tatsächlich explodieren Impulslaser Material, ohne es zu schmelzen, und sehen Sie sich Laser an, die für Gewebe verwendet werden, die darauf abgestimmt sind, die atomaren Bindungen zu zerstören und das umgebende Gewebe nicht zu erhitzen.
@JDługosz Guter Punkt. Unter Verwendung einer unterschiedlichen Wärmeausdehnung, nehme ich an? Ähnlich wie beim Laserring wäre ein Massenabtrag erforderlich.
Ich denke, es verursacht Abplatzungen, indem tatsächlich ein winziger Fleck verdampft wird , sodass die resultierende Explosion das umgebende Material aufreißt, insbesondere wenn es sich unter der Oberfläche befindet. Auch Metalle haben ihre eigenen seltsamen Wirkungen. Ich habe das zu einer Antwort erweitert. Wikipedia behandelt anscheinend keine gepulste Laserablation / -abplatzung.
@JDługosz Ja, genau. Sehr cool. Danke für das Teilen

Ich kann ein paar gee-wiz-Ideen vorschlagen, um einen plusiblen Laserbagger zu bauen.

Erstens gibt es Laser, die zum Sprengen von Löchern in Material entwickelt wurden und mit intensiven und ultrakurzen Pulsen arbeiten. Das erschüttert das Material und lässt es explodieren wie ein warmes Glas, das in kaltes Wasser fällt. Sie können nach gepulster Laserablation suchen, um weitere Informationen zu erhalten.

Zweitens, bedenken Sie die magische Art und Weise, wie Laser Haut und anderes Gewebe schneiden können, so dass es einfach wegschmilzt, ohne das umgebende Gewebe überhaupt zu erhitzen. Dies funktioniert, indem die molekularen Bindungen mit genau dem richtigen Schub angeregt werden, um sie zu brechen.

Auch zur Bestimmung der chemischen Zusammensetzung werden Laser eingesetzt . Und schauen Sie sich das dritte Wort im Namen Laser-induzierte Breakdown-Spektroskopie an . Die ChemCam hinterlässt tatsächlich Löcher!

ChemCam

Stellen Sie sich also ein System vor, das Laserspektroskopie verwendet, um die genauen Mineralbindungen an einer bestimmten Stelle zu bestimmen, und es dann mit abgestimmten Impulsen bestrahlt, um diese Bindungen aufzulösen.

Die letzte Alternative ist einfach rohe Kraft. Der Stanford LCLS ist ein Röntgenlaser, der eine Billion Mal heller ist als „traditionelle“ Synchrotron-Lichtquellen , die selbst um viele Größenordnungen heller sind als normale Quellen. Wenn es auf eine Probe trifft, werden die Elektronen einfach schneller weggeblasen, als die schwereren Kerne reagieren können, und die folgende Explosion positiv geladener Atome folgt in viel langsamerer Zeitskala.

Rohleistung ist jedoch sehr ineffizient. Der Einsatz von Energie zum Aufbrechen des Materials, sogar mit Druck wie bei herkömmlichen Tunnelbohrmaschinen, ist weitaus billiger.

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