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2024 | OriginalPaper | Buchkapitel

3. Laser Propulsion and Demonstrations

verfasst von : Hiroshi Katsurayama, Yusuke Nakamura, Akihiro Sasoh

Erschienen in: Beamed-mobility Engineering

Verlag: Springer Nature Singapore

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Abstract

This comprehensive research explores the potential of laser propulsion as a cost-effective alternative for space launches and as a solution for space debris removal. The first part delves into pulsed laser orbital launchers, introducing their principles, examining different vehicle types, and assessing past studies for feasibility in mass space transportation. Detailed trajectory analyses and cost evaluations show significant potential for cost reduction, especially with high-power lasers like laser diodes or fiber lasers in arrays with coherent coupling. The second part demonstrates laser propulsion’s practical applications, detailing the operation of laser-driven in-tube accelerators (LITAs) and wall-ablative, laser-driven in-tube accelerators and presenting experimental procedures for satellite spin breaking using TEA CO2 and Nd:YLF lasers. The chapter concludes by proposing the use of laser ablation impulses for deorbiting nonfunctional satellites, presenting a promising strategy for space debris removal.

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Zurück zum Zitat Kalinin VP, Goryachkin DA, Gromovenko VM, Romanov NA, Rodionov AY, Dimakov SA, Irtuganov VM, Kuprenyuk VI, Sherstobitov VE, Rezunkov YA (1998) Proc SPIE 3574:187CrossRef Kalinin VP, Goryachkin DA, Gromovenko VM, Romanov NA, Rodionov AY, Dimakov SA, Irtuganov VM, Kuprenyuk VI, Sherstobitov VE, Rezunkov YA (1998) Proc SPIE 3574:187CrossRef
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Zurück zum Zitat Sasoh A, Suzuki S, Matsuda A (2009) Wall-propelled, in-tube propulsion with repetitive-pulsed laser ablation. J Propulsion Power 25(2):540–542CrossRef Sasoh A, Suzuki S, Matsuda A (2009) Wall-propelled, in-tube propulsion with repetitive-pulsed laser ablation. J Propulsion Power 25(2):540–542CrossRef
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Zurück zum Zitat Shimano T, Ofosu JA, Matsui K, Komurasaki K, Koizumi H (2017) Trans Japan Soc Aero Space Sci 60:378CrossRef Shimano T, Ofosu JA, Matsui K, Komurasaki K, Koizumi H (2017) Trans Japan Soc Aero Space Sci 60:378CrossRef
Zurück zum Zitat Toki K (1991) J Space Technol Sci 8:23 Toki K (1991) J Space Technol Sci 8:23
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Metadaten
Titel
Laser Propulsion and Demonstrations
verfasst von
Hiroshi Katsurayama
Yusuke Nakamura
Akihiro Sasoh
Copyright-Jahr
2024
Verlag
Springer Nature Singapore
DOI
https://doi.org/10.1007/978-981-99-4618-1_3