ADL Advanced Disk LaserLaserlicht zur Diagnose von Verbrennungsprozessen unter Schwerelosigkeit
ADL ist ein leistungsstarkes, diodengepumptes Festkörperlasersystem hoher Brillanz zur Untersuchung von diversen Verbrennungsvorgängen mit Hilfe von Laserlicht.
Je nach Anforderung kann die Wellenlänge des Laserlichtes innerhalb bestimmter Bereiche exakt eingestellt werden. Diese Wellenlängenbereiche befinden sich im infraroten, sichtbaren und ultravioletten Teil des elektromagnetischen Spektrums. Dadurch lässt sich einerseits eine Vielzahl chemischer Substanzen untersuchen, die während der Verbrennung zwischenzeitlich entstehen und schließlich in die gasförmigen oder festen Endprodukte umgewandelt werden. Andererseits können durch die Einstellbarkeit des Laserlichtes aber auch verschiedene spektroskopische Untersuchungsmethoden und Streulichttechniken eingesetzt werden, die auf unterschiedlichen physikalischen Effekten beruhen.
Das Laserlicht wird in einzelnen Pulsen emittiert, wobei bis zu mehrere tausend Pulse pro Sekunde erzeugt werden. Durch diese hohe Pulsrate ist das Lasersystem hervorragend geeignet, auch den zeitlichen Verlauf der sehr schnell ablaufenden turbulenten Verbrennungsvorgänge zu verfolgen. Bedingt durch das neuartige Konzept eines Scheibenlasers, das gleichzeitig einen hohen Wirkungsgrad und eine gute Fokussierbarkeit erlaubt, haben die Laserpulse eine ausreichend hohe Energie, um eine größere Fläche mit dem Laserlicht auszuleuchten. Somit kann neben dem zeitlichen auch der örtliche Verlauf der Verbrennungsvorgänge erfasst werden.
Die laserdiagnostische Apparatur ist aufgrund ihrer Kompaktheit und Robustheit sowie des vergleichsweise geringen elektrischen Leistungsbedarfs für die Integration in eine Fallkapsel für den Fallturm Bremen (4,7 Sekunden Schwerelosigkeit) vorgesehen. Sie kann auch in Flugzeugparabelflügen eingesetzt werden, wo Untersuchungen bis etwa 20 Sekunden Schwerelosigkeit möglich sind.
Speziell wird mit diesem Lasersystem erstmals die zweidimensional ortsaufgelöste Untersuchung einer Vielzahl verbrennungsrelevanter Spezies (etwa H2CO, OH, O2, NO) mit einer Pulsfolgefrequenz im kHz-Bereich und gleichzeitig hohen Pulsenergien (> 10 mJ) im ultravioletten Licht möglich.
ADL wird im Auftrag der deutschen Raumfahrtagentur DLR beim Institut für Physikalische Hochtechnologie e.V. (IPHT), Jena, unter Mitwirkung des Instituts für Strahlenwerkzeuge der Universität Stuttgart (IFSW) und des Zentrums für Angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) der Universität Bremen entwickelt. Die Apparatur soll ab Mitte 2004 für den Forschungseinsatz im Fallturm Bremen zur Verfügung stehen. Eine davon abgeleitete Version für Forschungsarbeiten auf der Internationalen Raumstation ist vom DLR geplant.