Hallo Gertrud,
danke für die sehr interessanten Links.
Bin speziell dem Talk von Prof. Philip Lubin auf der SPIE Optics + Photonics (Dauer: 42:17) sehr aufmerksam gefolgt.
Hier mal eine kleine Zusammenfassung
(18:00) Ziel ist also ein gebündelter Ytterbium NIR-Glasfaserlaser mit einer Wellenlänge von ca. 1µm.
(33:20): Die "Mass Ejection Rates" zur Ablenkung von Asteroiden werden erst ab >5GW Laserleistung so richtig hoch. Selbst Lubin gibt zu, dass geringere Leistungen keinen Sinn machen. Ob 35GW oder 100GW macht überraschenderweise kaum mehr einen großen Unterschied.
[34:58): Die "wall plug total efficiency" für halbleiterdiodengepumpte Ytterbium-Laser ist gegenwärtig laut Lubin 35%. Oha, das würde also bedeuten ein Laser von 70GW würde ca. 200GW elektrische Leistung ziehen. Etwas lapidares Kommentar hierzu von Prof. Lubin: Der Wert muss noch steigen....
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In meinen Augen ist bereits 35% ein absolut beachtlicher Wert, denn ich weiß von industriellen Lasersystemen, die im kW-Bereich Leistung ziehen, um im Watt-Bereich zu emittieren (der Rest? Natürlich Wärme), aber scheinbar spielen halbleitergepumpte Lasersysteme gerade hier ihre Stärke aus.
Nehmen wir nur einmal kurz an zukünftige Lasersysteme schaffen einen elektrisch-optischen Wirkungsgrad von 80% (in meinen Augen ausgeschlossen), wo soll denn die ganze restliche (Wärme-)Leistung dann hin? Einige werden vielleicht sagen: Ja bei einer so großen PV-Fläche…wo ist das Problem? Ist doch ein super Radiator. Aber:
- Jeder, der Solarzellen auf dem Dach hat, müsste eigentlich schon beobachtet haben, dass im Sommer an heißen Tagen die PV-Leistung sinkt, d.h. Solarzellen mögen keine Temperatur, da dann der Wirkungsgrad sinkt. Solarzellen als thermische Radiatoren scheiden also vollkommen aus.
- Wie sollte sich diese thermische Energie denn von der Wärmequelle (Laser) über eine solche Fläche sehr dünner Solarzellen verteilen? Über einen Wärmekreislauf wie auf der ISS? Dann rauschen aber die Werte kg/m² ganz schön gegen Norden.
(39:29): Hier wird es in meinen Augen bitter: Prof. Lubin sagt hinsichtlich des gegenwärtig recht leistungsfähigen PV-System ATK Ultraflex von Orbital ATK (0,1kW/kg) in meinen Augen fast schon etwas dreist beiläufig, dass dieser Wert für eine Umsetzbarkeit von DE-STAR 4 um den Faktor 10 (!) gesteigert werden müsste, wollte man eine Systemfläche von 100 ISS-Äquivalenten nicht übersteigen.....und hat dabei noch nicht einmal das Wort "challenging" dahinter geschrieben, wie beispielsweise bei der Angabe zur erhofften Systemmasse bei einer solchen Fläche (1kg/m²).
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An der Stellschraube Wirkungsgrad lässt sich aber nicht mehr soooo viel drehen. Zwar weist Lubin bei 19:40 auf die rasant technische Entwicklung des PV-Wirkungsgrads in Richtung 50% hin (er erwähnt als Beispiel die Multi-junction Solarzelle SOITEC CPV 5/28, welche übrigens nachgegoogelt einen Wirkungsgrad von ungefähr 43,6% hat) und er mag damit für Labormuster auch sicherlich recht haben, aber Orbital ATKs kommerzielles Ultraflex arbeitet auch schon bei beachtlichen ca. 30% Wirkungsgrad (ebenfalls nachgegoogelt: Ultraflex verwendet EMCORE ZTJ Triple-junction Solarzellen), und ist schon gewichtsoptimiert für Raumfahrtanwendungen konzipiert worden.
Faktor 10 besser?
….Prof. Lubin hat beiläufig gesagt einen grauenhaften Humor…
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:'(
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