레이저가 우주에서 오래 지속되지 않는 이유는 무엇입니까?
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OSIRIS-REx에는 우주선이 암석을 쏘고 반향을 연구하여 착륙 및 샘플링 조작을 용이하게하는 두 개의 레이저가 장착되었습니다. ...
대부분의 레이저는 우주 에서 오래 지속되지 않으므로 10 년 이상 된 우주선에 두 개의 작동하는 레이저를 사용하는 것은 드뭅니다. [OSIRIS-REx의 수석 연구원] Dante Lauretta는 말했습니다. "우리가 한 번도 사용 해본 적이없는 두 개의 새로운 레이저를 가지고 있다는 사실에 대해 정말 흥분됩니다."
우주선에있을 때 그러한 레이저의 수명을 단축시키는 것은 무엇입니까?
(단축 된 것이 작업 수명 인 것처럼 들리며 전원이 꺼져 있어도 열화되지 않습니다.)
LIDAR 일명 레이저 거리 고도계 "OLA"입니다.
https://www.asteroidmission.org/objectives/instruments/
https://link.springer.com/article/10.1007/s11214-017-0375-3
https://www.asteroidmission.org/wp-content/uploads/2016/05/OLA-Schematic.png
답변
Denis Guilhot과 Pol Ribes-Pleguezuelo의 "공간을위한 광 응용 분야의 레이저 기술" 논문 은 우주에서 레이저의 몇 가지 문제를 강조합니다.
레이저 다이오드의 특정 사례에서 레이저 칩을 패키징하는 데 사용되는 인듐은 치명적인 장치 고장을 유발할 수있는 인듐 크리프 동작으로 인해 극한 온도 범위에서 위험을 나타낼 수 있습니다 [135]. 더욱이 고진공 상태는 탈수로 인해 구성 요소의 화학적 및 물리적 특성에 변화를 일으킬 수도 있습니다 [137]. 레이저 크리스탈과 섬유의 또 다른 일반적인 문제는 복사 흡수로 인해 광학 부품에서 생성되는 광 어두움 효과입니다. 도핑 비율이 다른 다양한 레이저 재료에 대한 여러 유형의 방사선 효과에 대한 많은 연구가 수행되었습니다 [138,139]. 광 우주 엔지니어는 어셈블리에 가장 적합한 후보를 선택하기 위해이를 확인해야합니다. 이 문제는 부품 차폐를 개선하면 쉽게 해결할 수 있지만구성 요소를 보호하는 재료의 추가 층으로 인한 두께 증가는 통합 장치의 무게를 증가시키고 종종 크기와 비용을 증가시킵니다. 따라서 추가 차폐로 인한 불필요한 비용을 발생시키지 않고 레이저 출력이 임무의 긴 운영 기간 동안 필요한 사양을 유지하도록 보장하기 위해 임무 방사선 예산과 최적으로 일치하도록 구성 요소를 신중하게 선택해야합니다.추가 차폐로 인한 불필요한 비용 발생없이 레이저 출력이 임무의 긴 작동 기간 동안 필요한 사양을 유지하도록 보장하기 위해 임무 방사선 예산과 최적으로 일치하도록 구성 요소를 신중하게 선택해야합니다.추가 차폐로 인한 불필요한 비용 발생없이 레이저 출력이 임무의 긴 작동 기간 동안 필요한 사양을 유지하도록 보장하기 위해 임무 방사선 예산과 최적으로 일치하도록 구성 요소를 신중하게 선택해야합니다.
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신뢰성과 비용 요소는 모두 설계 선택에 큰 영향을 미치는 중요한 요구 사항이며, 전자는 수명 동안 감소해야하는 효율 거래에도 영향을 미칩니다.
Mizuno et al. 의 논문 "하야부사 2 용 레이저 고도계 (LIDAR) 개발" 레이저 다이오드 (LD)가 악화되어 SELENE 달 궤도 선의 레이저 고도계가 어떻게 실패했는지 설명합니다.
고출력 준 연속파 레이저의 LD는 진동 수에 따라 열화되어 출력이 감소하는 것으로 알려져 있습니다. 일반적으로 LD의 유효 수명은 약 ($10^{9}$) 샷. 그러나 SELENE의 LALT의 경우 레이저 출력이 약 ($10^{7}$) 레이저 파워가 ($10^{8}$) 비행 전 테스트 샷. LD 출력의 열화에 기인합니다.
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레이저와 관련된 몇 가지 문제에 대처해야했습니다. 즉, (1) 온도 변화에 대한 취약성, (2) 기계적 응력에 대한 취약성 및 (3) LD의 저하입니다. [...] 문제 (3), LD의 저하에 관해서는 정확한 저하 원인을 파악할 수 없었습니다.
일반적으로 레이저 다이오드는 온도 변화와 복사의 영향을받습니다. 더 높은 온도에서 어닐링하면 크리스탈의 결함을 수정할 수 있지만 항상 작동하지는 않습니다.
그러나 레이저 모듈의 열 진공 테스트에서 레이저 온도가 10 ° C 이하로 낮아지면 레이저의 출력 전력이 감소했습니다. 또한 Pockels 세포의 소광 률 저하로 인해 상온으로 복귀 한 후에도 레이저 출력이 회복되지 않는 결함도 발견했습니다.