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SFB 716 kooperiert mit dem DLR
12. Juli 2012;

Piezoelektrische Messung des Rückstoßes durch Laserablation von Kunststoffplatten. Zur präzisen Schuberzeugung bei Mikroantrieben für Satelliten wollen Forscher des DLR und des SFB 716 den Ablationsprozess simulieren (Fotos: DLR).

Nicht allein für Navigationssysteme spielt die genaue Positionierung und Lagestabilisierung von Satelliten im Weltraum eine bedeutende Rolle, ebenso ist es eine Voraussetzung für viele wissenschaftliche Missionen, z.B. zur Vermessung des Erdschwerefeldes oder zur Detektion von Gravitationswellen. Mit Hilfe genau ausgerichteter Satellitenkonstellationen kann beispielsweise das Auflösungsvermögen eines Teleskops durch eine verteilte Empfängeroptik (synthetische Apertur) um ein Vielfaches verbessert werden.

Forscher des Institutes für Technische Physik am  Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickeln daher neue Verfahren, um Satelliten in Zukunft mit höchster Präzision auszurichten. Ihre Vision ist der Einsatz von Lasern. Das Potenzial des sogenannten lasergestützten Mikroantriebs ist vielversprechend: gezielte, kurze Laserpulse sollen Material von der Oberfläche eines metallischen Treibstoffs abtragen. Der Rückstoß des abgetragenen Materials führt zu einem Impulsübertrag, der sich abhängig vom Material präzise über Intensität, Pulsdauer und Wellenlänge konfigurieren lässt. Der Schwerpunkt der Wissenschaftler liegt auf der experimentellen Untersuchung des Abtragsprozesses. Konkrete Fragestellungen zur Auslegung eines zukünftigen Triebwerks sollen nun durch Simulationen beantwortet werden.

Im Sonderforschungsbereich (SFB) 716 der Universität Stuttgart bündelt sich ein breites Fachwissen unterschiedlicher Disziplinen hinsichtlich Simulations-Methoden für Vielteilchensysteme. Johannes Roth vom Institut für theoretische und angewandte Physik (ITAP) beschäftigt sich hier im Speziellen mit der Materialabtragung durch Laser-Strahlen, wie sie die Weltraumphysiker an Satelliten durchführen wollen. „ Molekulardynamik-Simulationen liefern umfangreiche Informationen über die entstehende Gaswolke, mögliche Defekte sowie die Form des Ablationskraters“, erklärt Roth sein Spezialgebiet. Eine Kooperation des DLR mit dem SFB 716 liegt auf der Hand. Gemeinsam wollen die Wissenschaftler die Laserbestrahlung der Satelliten simulieren und möglichst einen weiteren Meilenstein auf dem Weg zum Einsatz in der Praxis legen. Dabei kommt das Software-Paket IMD zum Einsatz.

Im Rahmen dieser Kooperation ist eine Diplom- bzw. Masterarbeit ausgeschrieben. Die Ausschreibung finden sie hier. Interessenten wenden sich bitte an Stefan Scharring (DLR) oder Johannes Roth (SFB 716).