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The MICROLAS concept: precise thrust generation in the Micronewton range by laser ablation

Scharring, Stefan und Lorbeer, Raoul-Amadeus und Karg, Stephanie und Pastuschka, Lisa und Förster, Daniel Johannes und Eckel, Hans-Albert (2016) The MICROLAS concept: precise thrust generation in the Micronewton range by laser ablation. In: Technology for Small Satellite Research: Payloads and Subsystem Technologies Small Satellite Applications, Missions, and In-Orbit Experiences Small Satellites, 1 (6). International Academy of Astronautics. Seiten 27-34. ISBN 978-2-917761-49-6.

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Kurzfassung

Results from experimental work and hydrodynamic simulations on the MICROLAS concept for a pulsed laser-ablative microthruster without moving components are presented. The propellant surface is scanned and ablated by single high-intensity laser pulses yielding a fixed impulse bit in the nNs range. The variation of the laser pulse repetition rate over several orders of Magnitude allows access to various thrust levels. Laser-induced thrust of around 25 μN is generated for aluminum targets with laser pulses of 8 ns pulse length at a repetition rate of 1 kHz with an average laser power of 2.3 W. Thrust noise is around 1 µN/sqrt(Hz). A servo loop for laser operation is proposed in order to minimize thrust noise. Since increasing roughness of the propellant surface in long-term ablation might yield thrust noise, propellant targets are investigated by profilometric surface analysis after ablation by ultrashort laser pulses of 10 ps pulse length. Surface roughness after material removal in several layers is analyzed with respect to laser fluence and spot overlap. Simulation results for specific impulse, impulse coupling coefficient and jet efficiency are discussed with respect to laser parameters and target material.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/106310/
Dokumentart:Beitrag im Sammelband
Titel:The MICROLAS concept: precise thrust generation in the Micronewton range by laser ablation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Scharring, Stefanstefan.scharring (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lorbeer, Raoul-Amadeusraoul.lorbeer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Karg, StephanieStephanie.Karg (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pastuschka, Lisalisa.pastuschka (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Förster, Daniel Johannesdaniel.foerster (at) ifsw.uni-stuttgart.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Eckel, Hans-AlbertHans-Albert.Eckel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4581-6375NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:September 2016
Erschienen in:Technology for Small Satellite Research: Payloads and Subsystem Technologies Small Satellite Applications, Missions, and In-Orbit Experiences
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Band:1
Seitenbereich:Seiten 27-34
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Busch, StephanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schilling, KlausNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:International Academy of Astronautics
Name der Reihe:Small Satellites
ISBN:978-2-917761-49-6
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Mikroantriebe, Laser Ablation, Schubrauschen, Laserantriebe, gepulste Laser, Oberflächenanalysen
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Flugzeuge
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L AR - Aircraft Research
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Laserforschung und Technologie (alt)
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Physik > Studien und Konzepte
Hinterlegt von: Scharring, Stefan
Hinterlegt am:06 Okt 2016 16:32
Letzte Änderung:06 Okt 2016 16:32

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