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Heat Accumulation in Laser-Based Removal of Space Debris

Scharring, Stefan und Lorbeer, Raoul-Amadeus und Eckel, Hans-Albert (2018) Heat Accumulation in Laser-Based Removal of Space Debris. AIAA Journal. American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA). doi: 10.2514/1.J056718. ISSN 0001-1452.

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Kurzfassung

We highlight a side-effect of laser ablation which has almost been neglected so far in laser-based removal of space debris but causes significant restrictions to the removal process: The accumulation of residual heat in the target stemming from the laser ablation process might cause the debris target to become entirely liquid within less than a minute of repetitive laser irradiation. This might severely enhance the related hazard of the corresponding particle instead of reducing it. In order to allow for a rough assessment of the related set of problems, we introduce a so-called thermomechanical coupling coefficient. The general limitation of velocity change, given by the thermo-mechanical coupling coefficient, appears to be a general, physical barrier for laser-induced orbit modification without target cooling. The operational limit of the maximum acceptable number of pulses depends specifically on the mass, material, and temperature of the debris target. Therefore, remote analysis of debris material and temperature would be highly desirable for efficiently tailored laser debris irradiation keeping safety margins to prevent debris melting.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/117448/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Heat Accumulation in Laser-Based Removal of Space Debris
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Scharring, StefanStefan.Scharring (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lorbeer, Raoul-Amadeusraoul.lorbeer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3674-9796NICHT SPEZIFIZIERT
Eckel, Hans-AlbertHans-Albert.Eckel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4581-6375NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:28 Februar 2018
Erschienen in:AIAA Journal
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.2514/1.J056718
Verlag:American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA)
ISSN:0001-1452
Status:veröffentlicht
Stichwörter:space debris removal, high energy laser, laser-induced heating, target integrity
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:08 Jan 2018 08:37
Letzte Änderung:22 Nov 2023 07:36

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