Laserantriebe



Schematische Ansicht des Starts eines Kleinsatelliten durch einen erdgestützten Hochenergielaser.

Das Prinzip des Laserantriebs wurde in der Vergangenheit weltweit in zahlreichen terrestrischen Experimenten demonstriert. Ziel der Arbeiten zum thermischen Laserantrieb waren zunächst alternative Antriebskonzepte für den Start von Kleinstsatelliten (Nanosats) von der Erdoberfläche in den Low Earth Orbit (LEO). Die dazu benötigte gepulste Laserleistung steht jedoch kurz- und mittelfristig nicht zur Verfügung.
Basierend auf Fortschritten im Bereich der Festkörpertechnologie, die die Entwicklung leistungsstarker, kompakter Pulslaserquellen auch für den Einsatz in der Schwerelosigkeit des Weltraums erlauben, bietet der Laserantrieb neue Möglichkeiten zur Lageregelung und Positionsstabilisierung von Satelliten oder Satellitenschwärmen im Orbit. Strahlführung und –formung mit aktiven optischen Systemen erlaubt die Nutzung des Laserantriebs auch über weite Distanzen. In einem weiteren Schritt sind somit Missionen mit kleinen Sonden, etwa zur „Probenentnahme“ auf Asteroiden oder (Klein ) Planeten und die Rückkehr auf einem „Traktorstrahl“ denkbar.

Neuestes Forschungsziel ist die Entwicklung und Qualifizierung von hochpräzisen Antrieben mit Schubkräften im Bereich von 0.1 µN bis zu 1 mN. Alternative Mikro-Antriebskonzepte, die bei vielen Missionen mit präziser Lage- und Orbitkontrolle erforderlich sind, werden dringend benötigt. Ein wachsender Bedarf entsteht nicht nur bei geodätischen Missionen zur Vermessung des Erdschwerefeldes (Nachfolgemissionen zu CHAMP, GRACE oder GOCE), bei astronomischen Missionen zur Röntgenastronomie, bei denen man die Teleskope aus zwei Satelliten mit hochpräziser Abstandskontrolle über bis zu 50 m aufbauen muss, sondern auch bei astronomischen Projekten, die größere Formationen (wie z.B. Darwin) erfordern.

Der Laserantrieb ist auf Grund seiner hohen Präzision und seiner einfachen (Treibstoff-) Infrastruktur in idealer Weise für Mikroantriebe geeignet. Durch laserinduzierte Ablation von Metallen oder Kompositen mit gepulsten Laserquellen können präzise regelbare Schubkräfte erzeugt werden. 


Kontakt
Dr.rer.nat. Hans-Albert Eckel
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Technische Physik
, Studien & Konzepte
Tel: +49 711 6862-714

Fax: +49 711 6862-788

E-Mail: Hans-Albert.Eckel@dlr.de
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