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Review: Laser-Ablation Propulsion

Phipps , Claude und Birkan, Mitat und Bohn, Willy und Eckel, Hans-Albert und Horisawa, Hideyuki und Lippert, Thomas und Michaelis, Max und Rezunkov, Yuri und Sasoh, Akihiro und Schall, Wolfgang und Scharring, Stefan und Sinko, John (2010) Review: Laser-Ablation Propulsion. Journal of Propulsion and Power, 26 (4), Seiten 609-637. American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA). doi: 10.2514/1.43733. ISSN 0748-4658.

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Kurzfassung

LASER ablation propulsion (LAP) is a major new electric propulsion concept with a 35-year history. In LAP, an intense laser beam [pulsed or continuous wave (CW)] strikes a condensedmatter surface (solid or liquid) and produces a jet of vapor or plasma. Just as in a chemical rocket, thrust is produced by the resulting reaction force on the surface. Spacecraft and other objects can be propelled in this way. In some circumstances, there are advantages for this technique compared with other chemical and electric propulsion schemes. It is difficult to make a performance metric for LAP, because only a few of its applications are beyond the research phase and because it can be applied in widely different circumstances that would require entirely different metrics. These applications range from milliwatt-average-power satellite attitude-correction thrusters through kilowatt-average-power systems for reentering near-Earth space debris and megawatt-to-gigawatt systems for direct launch to lowEarth orbit (LEO). We assume an electric laser rather than a gas-dynamic or chemical laser driving the ablation, to emphasize the performance as an electric thruster. How is it possible for moderate laser electrical efficiency to givevery high electrical efficiency? Because laser energy can be used to drive an exothermic reaction in the target material controlled by the laser input, and electrical efficiency only measures the ratio of exhaust power to electrical power. This distinction may seem artificial, but electrical efficiency is a key parameter for space applications, in which electrical power is at a premium. The laser system involved in LAP may be remote from the propelled object (on another spacecraft or planet-based), for example, in laser-induced space-debris reentry or payload launch to low planetary orbit. In other applications (e.g., the laser–plasma microthruster that we will describe), a lightweight laser is part of the propulsion engine onboard the spacecraft.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/64741/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Review: Laser-Ablation Propulsion
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Phipps , ClaudePhotonic Associates, LLCNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Birkan, MitatU.S. Air Force Office of Scientific ResearchNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bohn, WillyBohnLaser ConsultNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Eckel, Hans-AlbertNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Horisawa, HideyukiTokai UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lippert, ThomasPaul Scherrer InstitutNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Michaelis, MaxUniversity of KwaZulu–NatalNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rezunkov, YuriNIIKI Sosnovy BorNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sasoh, AkihiroDepartment of Aerospace Engineering, Nagoya University, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schall, WolfgangWolfgang.Schall (at) gmx.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Scharring, StefanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sinko, JohnKratos Defense and Security SolutionsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Juli 2010
Erschienen in:Journal of Propulsion and Power
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:26
DOI:10.2514/1.43733
Seitenbereich:Seiten 609-637
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Talley, Douglas G.U.S. Air Force Research Laboratory NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA)
Name der Reihe:JOURNAL OF PROPULSION AND POWER
ISSN:0748-4658
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Laser propulsion, Laser thruster
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Starrflügler (alt)
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L AR - Starrflüglerforschung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Laserforschung und -technologie (alt)
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Physik
Hinterlegt von: Eckel, Dr.rer.nat. Hans-Albert
Hinterlegt am:17 Jul 2010 23:37
Letzte Änderung:08 Mär 2018 18:44

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