DE2045482C

DE2045482C - Gasdynamischer optischer Sender

Info

Publication number: DE2045482C
Application number: DE19702045482
Authority: DE
Inventors: Klaus Dieter Dipl Phys 8000 München Erben
Original assignee: Messerschmitt Boikow Blohm GmbH, 8000 München
Filing date: 1970-09-15
Publication date: 1973-05-17

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen gasdynamischen optischen Sender für kohärente Strahlung (Laser), dessen Gasstrom vor Eintritt in die Lavaldüse thermisch angeregt ist und dessen optischer Resonator senkrecht zur Gasströmung anschließend an die I rvaldüse angeordnet ist und zur Nachrichten- und Energieübertragung, vorzugsweise bei Weltraummissionen, dient.

Selche optischen Serier oder Verstärker sind an . sich bekannt, und zwar einmal in der Ausführung mit elektrischer Anregungsenergie und zweitens in derjenigen mit chemischer Anregungsenergie. Da die Gewinnung der elektrischen Energien ejnen großen Aufwand erfordert und außerdem zu einer Gewichtserhöhung führt, sind Laser dieser Art für den genannten Zweck verhältnismäßig unwirtschaftlich. Auch die Anordnungen mit chemischer Anregungsenergie weisen Nachteile auf, da die Güte der Energiespeicherung nicht als optimal bezeichnet werden kann. Weiterhin ist ein optischer Sender bekanntgeworden, dessen Lasergas durch die Wärmeenergie eines Kernreaktors angeregt wird. Aber auch diese Anordnung weist noch ein zu hohes Gewicht auf.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen gasdynamischen optischen Sender mit !eicht zu befördernder Energie zu schaffen, der besonders zur Nachrichten- und Energieübertragung bei Weltraummissionen Verwendung findet.

Die Lösung dieser Aufgabe geschieht dadurch, daß erstens die Lavaldüse zusammen mit dem optischen Resonator, einem Diffusor, einer Kühlstufe und mit einem Gebläse einen in sich geschlossenen Gaskreislauf bildet und daß zweitens zur thermischen Gasanregung ein Kernreaktor oder ein radioaktiver Strahler in unmittelbarer Nähe des Gasstromes vor der Lavaldüse angeordnet ist. Diese Maßnahmen führen zu dem Vorteil, daß Laseranordnungen, welche bei langdauernden Weltraummissionen Verwendung finden, mittels einer der günstigsten Energiequelle angeregt werden können, denn nur Kernspaltmaschinen besitzen die beste Möglichkeit, Materie in Energie zu verwandeln. Damit wird eine der Hauptbedingungen bei Weltniuminissionen in optimaler Weise erfüllt, nämlich möglichst wenig Materie mitnehmen zu müssen, um die aufzuwendende Beschleunigungsenergie klein zu halten.

Weherhin wird vorgeschlagen, daß der Kernreaktor stationär in an sich bekannter Weise auf einer bestimmten Temperaturstufe — beispielsweise 1000 C" — gehalten wird. Dadurch werden Wärmeverluste weitgehend kompensie: t.

In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß dem Reaktor ein mit Uran beschichteter op tischer Resonator, der sich im Nei'tronenfluß befindet, zugeordnet ist. Diese Maßnahmen führen zu einer Verbesserung der Laserausgangsleistung und damit zugleich zur Erhöhung des Wirkungsgrades.

Die Erfindung ist nachfolgend beschrieben und gezeichnet. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen schematisch dargestellten Aufbau der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel.

Gemäß diesem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung findet zum Betrieb eines Lasers ein Kernreaktor 10 Verwendung, wobei der Reaktor 10 seine Energie als Wärmeenergie dem Lasergas in einer Aufheizstufe 20 abgibt. Hierbei vird der Kernreaktor in günstiger Weise stationär auf einer Temperatur von etwa 1000 Cgehalten, um so die Wärmevcrluste möglichst klein zu halten. Das Lasergas strömt von der Aufheizkammer 20 durch eine Lavaldüse 30 mit Überschallgeschwindigkeit in einen anschließenden optischen Resonator 40, der senkrecht zur Strömungsrichtun^ angeordnet ist und darauf in einen Diffusor 31. In der Lavaldüse wird das Lasergas adiabatisch abgekühlt, und durch die längere Lebensdauer der anregbaren Laserniveaus entsteht in dem optischen Resonator 40 Inversion. In der geschlossenen Kreislaufführung 11 des Lagergases ist noch eine Kühlstufe 12 und ein Gebläse 13 für den Gasströmungsfluß angeordnet.

Bei einer speziellen Ausführungsform der Erfindung erfolgt eine zusätzliche Anregung des Lasergases durch Spaltbruchstücke, welche durch Beschüß mittels Neutronen, die aus dem Reaktor 10 stammen, entstanden sind. Hierzu ist die Innenwand des Resonators 40 mit einer Uranschicht versehen. Die Neutronen aus dem Reaktor 10 schlagen aus der Uranschicht Spaltbruchstücke heraus und erzeugen so eine noch höhere Inversion. Dadurch wird der Wirkungsgrad und die Ausgangsleistung des optischen Senders wesentlich verbessert.Bei den hohen Neutronenflußdichten, wie sie z. B. bei modernen Reaktoren vorhanden sind, ist sogar eine Anregung lediglich durch Neutronenbeschuß möglich und für verschiedene Zwecke, beispielsweise für besonders weit ausgedehnte Raumflüge, sinnvoll.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gasdyna-niseher optischer Sender für kohärente StR ;ng (Laser), dessen Gasstrom vor Eintritt in die Lavaldüse thermisch angeregt ist und dessen optischer Resonator senkrecht zur Gasströmung anschließend an die Lavaldüse angeordnet ist. dadurch gekennzeichnet, daß erstens die Lavaldüse (30) zusammen mit dem op- ίο tischen Resonator (40) einem Diffusor (31). einer Kühlstufe (12) und mit einem Gebläse (13) einen in sich geschlossenen Gaskreislauf bildet und daß zweitens zur thermischen Gasanregung ein Kernreaktor (10) oder ein radioaktiver Strahler in unmittelbarer i'ähe des Gasstroms vor der Lavaldüse (30) angeordnet ist.

2. Gasdynamischer optischer Sender nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernreaktor (10) stationär in an sich bekannter Weise auf eirnv bestimmten Temperaturstufe — beispielsweise 1000 C — gehalten wird.

3. Gasdynamischer optischer Sender nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Reaktor (10) ein innen mit Uran beschichteter optischer Resonator (40) zum Neutronenbeschuß zugeordnet ist.