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Conceptual Study on Laser Networks for Near‐Term Collision Avoidance for Space Debris in the Low Earth Orbit

Scharring, Stefan und Dreyer, Heiko und Wagner, Gerd und Kästel, Jürgen und Wagner, Paul und Schafer, Ewan und Riede, Wolfgang und Bamann, Christoph und Hugentobler, Urs und Lejba, Pawel und Suchodolski, Tomasz und Döberl, Egon und Weinzinger, Dietmar und Promper, Wolfgang und Flohrer, Tim und Setty, Srinivas und Zayer, Igor und Di Mira, Andrea und Cordelli, Emiliano (2021) Conceptual Study on Laser Networks for Near‐Term Collision Avoidance for Space Debris in the Low Earth Orbit. High Power Laser Ablation, 2021-04-13 - 2021-04-15, virtual.

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Kurzfassung

Due to the increasing amount of space debris, several laser‐based concepts for orbit modification have been proposed in the recent years. Since the sparse availability of pulsed lasers with high energy (> 10 kJ) seems to render laser‐ablative debris nudging for collision avoidance into a solution only for the long run, alternative options which can be realized earlier are mandatory to counter the rapidly increasing number of space debris in low Earth orbit. In this regard, high‐power CW lasers (> 10 kW) have been proposed in the past for debris nudging by photon pressure. With momentum coupling being 3 – 4 orders of magnitude lower than in the case of laser ablation, this might appear as a poor alternative at first glance, but the opposite is the case when a greater number of laser stations are combined forming an international network for laser tracking and momentum transfer (LTMT). From this viewpoint, we report on our findings on photon momentum transfer to space debris from our work performed under the conceptual study LARAMOTIONS (SSA P3‐SST‐XV) funded by the European Space Agency (ESA) in the framework of ESA’s Space Situational Awareness Program. Commercial availability of high power CW lasers allows for the setup of a network of relatively cost‐efficient laser stations in the next decade. Such an LTMT network would serve for both momentum transfer to space debris as well as for high precision laser tracking as a prerequisite for conjunction alert assessment and high‐power laser beam pointing. Depending on the network size, geographical distribution of stations, orbit parameters and remaining time to conjunction, multi‐pass irradiation enhances the efficiency of photon momentum coupling by 1 – 2 orders of magnitude and has the potential to eventually yield a promisingly significant reduction of the collision rate in low Earth orbit.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/142843/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Conceptual Study on Laser Networks for Near‐Term Collision Avoidance for Space Debris in the Low Earth Orbit
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Scharring, StefanStefan.Scharring (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dreyer, HeikoHeiko.Dreyer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wagner, GerdGerd.Wagner (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kästel, JürgenJuergen.Kaestel (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wagner, PaulPaul.Wagner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-8882-8202NICHT SPEZIFIZIERT
Schafer, EwanEwan.Schafer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Riede, WolfgangWolfgang.Riede (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bamann, ChristophFESG TU MünchenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hugentobler, UrsIAPG/TUMNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lejba, PawelCBK PAN BorowiecNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Suchodolski, TomaszCBK PAN BorowiecNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Döberl, EgonASA AstrosystemeNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Weinzinger, DietmarASA AstrosystemeNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Promper, WolfgangASA AstrosystemeNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Flohrer, TimTim.Flohrer (at) esa.intNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Setty, Srinivassrinivas.setty (at) esa.intNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zayer, Igorigor.zayer (at) esa.intNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Di Mira, AndreaAndrea.Di.Mira (at) esa.intNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Cordelli, EmilianoEmiliano.Cordelli (at) esa.intNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:15 April 2021
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Space debris, Laser tracking, Laser ranging, Momentum transfer, High power lasers, Photon pressure
Veranstaltungstitel:High Power Laser Ablation
Veranstaltungsort:virtual
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:13 April 2021
Veranstaltungsende:15 April 2021
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt Einsatz von Lasern zur Detektion von Weltraumschrott
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Physik > Aktive optische Systeme
Institut für Technische Physik > Festkörperlaser und Nichtlineare Optik
Hinterlegt von: Scharring, Stefan
Hinterlegt am:12 Jul 2021 13:55
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:42

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