L'ADROIT - A space borne ultra violet laser system for space debris clearing

دسته بندی: نورشناسی
ویرایش:  
نویسندگان: Phipps C.R.  
سری:  
 
ناشر:  
سال نشر:  
تعداد صفحات: 13 
زبان: English 
فرمت فایل : PDF (درصورت درخواست کاربر به PDF، EPUB یا AZW3 تبدیل می شود) 
حجم فایل: 2 مگابایت 

قیمت کتاب (تومان) : 45,000

Acta Astronautica 104 (2014) 243-255 ABSTRACT
آوارهای کوچک (1-10 سانتی متر) در مدار پایین زمین (LEO) بسیار خطرناک هستند، زیرا آنها آبشار فروپاشی را گسترش دادند. حذف زباله‌های فعال لیزری پالسی با استفاده از جت‌های لیزر بر روی هدف، مقرون‌به‌صرفه‌ترین راه برای ورود مجدد به زباله‌های کوچک است. هیچ راه حل دیگری به کل مشکل زباله های بزرگ (~ 100 سانتی متر، 1 تن) و همچنین زباله های کوچک پاسخ نمی دهد. حذف فیزیکی زباله های کوچک (توسط شبکه ها، اتصالات و غیره) به دلیل هزینه انرژی مدارهای منطبق، غیراقتصادی است. در این مقاله، ما یک پیشنهاد کاملاً جدید نسبت به کار قبلی خود ارائه می دهیم. این رویکرد جدید از تعامل سریع و مستقیم در 10 تا 40 ثانیه به جای 4 دقیقه، با استفاده از انفجارهای 20 تا 40 کیلوواتی با سرعت 100 ثانیه، پالس‌های UV 355 نانومتری از یک دیافراگم با قطر 1.5 متر در یک ایستگاه فضایی در LEO استفاده می‌کند. این ایستگاه از حالت لیزری «ظرفیت حرارتی» با چرخه کار کم استفاده می‌کند تا یک سیستم دو حالته سازگار، مستحکم ایجاد کند که می‌تواند اجسام متروکه بزرگ را به مدارهای کم‌خطر پایین بیاورد یا ببرد، و همچنین زباله‌های کوچک را در یک مدار 400- پاک کند. باند LEO با ضخامت کیلومتر. میانگین توان نوری لیزر در زمان کمتر از 15 کیلو وات است. ترکیب پالس‌های کوتاه و طول موج UV باعث می‌شود جریان مورد نیاز کمتری روی هدف و همچنین ضریب جفت حرکتی بالاتری داشته باشد. یک سیستم مداری می تواند برد کوتاهی داشته باشد، زیرا نرخ برهمکنش بالا ناشی از سرعت آن در میدان زباله است. این منجر به آینه‌های بسیار کوچک‌تر و متوسط ​​قدرت کمتری نسبت به سیستم‌های زمینی می‌شود که قبلاً در نظر گرفتیم. سیستم ما همچنین اجازه دفاع قوی از دارایی های خاص را می دهد. تجزیه و تحلیل هزینه تخمینی کمتر از 1 هزار دلار برای هر یک برای ورود مجدد به اکثر زباله های کوچک در چند ماه و حدود 280 کیلو دلار برای هر کدام برای بالا بردن یا پایین آوردن اجسام یک تنی تا 40 کیلومتر نشان می دهد. ما معتقدیم که می تواند این کار را برای 2000 شی بزرگ در حدود چهار سال انجام دهد. فرسایش لیزری یکی از معدود فعل و انفعالات در طبیعت است که یک جسم دور را بدون هیچ واکنش قابل توجهی در منبع به حرکت در می آورد.

Acta Astronautica 104 (2014) 243–255 ABSTRACT
Small (1–10 cm) debris in low Earth orbit (LEO) are extremely dangerous, because they spread the breakup cascade. Pulsed laser active debris removal using laser ablation jets on target is the most cost-effective way to re-enter the small debris. No other solutions address the whole problem of large (~100 cm, 1 t) as well as small debris. Physical removal of small debris (by nets, tethers and so on) is uneconomical because of the energy cost of matching orbits. In this paper, we present a completely new proposal relative to our earlier work. This new approach uses rapid, head-on interaction in 10–40 s rather than 4 minutes, using 20–40 kW bursts of 100 ps, 355 nm UV pulses from a 1.5 m diameter aperture on a space-based station in LEO. The station employs “heat-capacity” laser mode with low duty cycle to create an adaptable, robust, dual-mode system which can lower or raise large derelict objects into less dangerous orbits, as well as clear out the small debris in a 400-km thick LEO band. Time-average laser optical power is less than 15 kW. The combination of short pulses and UV wavelength gives lower required fluence on target as well as higher momentum coupling coefficient. An orbiting system can have short range because of high interaction rate deriving from its velocity through the debris field. This leads to much smaller mirrors and lower average power than the ground-based systems we have considered previously. Our system also permits strong defense of specific assets. Analysis gives an estimated cost less than $1 k each to re-enter most small debris in a few months, and about 280 k$ each to raise or lower 1-ton objects by 40 km. We believe it can do this for 2000 such large objects in about four years. Laser ablation is one of the few interactions in nature that propel a distant object without any significant reaction on the source.