Treibhausgas aus dem All überwachen mit Laser-Technologie
Zusammen mit fünf Partnern aus zwei weiteren europäischen Ländern entwickeln Wissenschaftler:innen des LZH ein robustes Lasersystem für weltraumgestützte Messungen. Sogenannte LiDAR (Light Detection and Ranging)-Systeme erfassen mit Laserpulsen Abstände und Geschwindigkeiten, können aber auch die Konzentrationen von Spurengasen und Aerosolen in der Luft messen. Das Lasersystem soll zukünftig genutzt werden können, um unter anderem das Treibhausgas Kohlendioxid aus dem Weltall zu überwachen. Diese Daten zu Konzentrationen und Verteilungen können dazu beitragen, den menschengemachten Klimawandel besser zu verstehen und den Einfluss möglicher Gegenmaßnahmen nachzuverfolgen.
Weltraumtaugliches LiDAR-Lasersystem
Der neue Laser basiert auf einer hybriden Architektur. Er kombiniert die Vorteile von faseroptischen Systemen, die kompakt, vielseitig und wartungsarm sind, mit denen von Freistrahl-Designs, die ein hohes Potential zur Leistungsskalierung haben. Dazu arbeiten die Partner sowohl mit Faser- als auch Festkörperverstärkern. Diese kombinierte Lösung hat eine niedrigere Komplexität als herkömmliche Systeme und wird damit die Entwicklung des Weltraum-Lidarsystems deutlich beschleunigen.
Europäische Unabhängigkeit im All
Im Rahmen des Projekts verbessern die Partner das Design eines gepulsten Thulium-Faserverstärkers für den nahen Infrarotbereich bei einer Wellenlänge von 2,05 µm. Ziel ist dabei: nur mit europäischen Komponenten einen Prototypen des Faserverstärkers mit dem Technologiereifegrad (TRL) 6 zu bauen. Um das gesamte Lasersystem für den Einsatz unter Weltraumbedingungen zu optimieren, erarbeiten die Partner zunächst ein mögliches Konzept für eine zukünftige Weltraummission. Darauf aufbauend entwickeln sie die Anforderungen an das dazugehörige LiDAR-System, das optomechanische Design des Lasersystems und für den Betrieb der Faserverstärker benötigte, speziell angepasste leistungsstarke Laserdioden, die bei einer Wellenlänge von 790 nm emittieren. Dies wird zusammengeführt in der Demonstration eines mit europäischen Komponenten aufgebauten, robusten Faserverstärkers. Abschließend wird dieser noch in ein hybrides Laser-Gesamtsystem integriert.
LZH führt Tests auf Weltraumtauglichkeit aus
Die Wissenschaftler:innen des LZH sind im Projekt für die Tests auf Weltraumtauglichkeit zuständig. Sie werden einzelne Komponenten sowie den entwickelten Faserverstärker Vibrations- und Schock-, Temperaturwechsel- sowie Bestrahlungstests unterziehen. Der Faserverstärker soll innerhalb von drei Jahren von der bestehenden Technologiereife (TRL) 4 auf 6 weiterentwickelt werden.
Über HALLOA
Unter der Leitung von ONERA (Office national d’études et de recherches aérospatiales) arbeiten im Rahmen des Hybrid Amplifier Laser for LIDAR OperAtions (HALLOA)-Projektes sechs Forschungsinstitute und Unternehmen aus drei europäischen Ländern zusammen: Laboratoire de Métérorologie Dynamique, das LZH, Keopsys Industries, Lumibird Photonics Italia Srl und Erdyn Consultants SAS. Das Projekt wird im Rahmen des Forschungs- und Innovationsprogramms Horizont Europa der Europäischen Union unter dem Förderkennzeichen 101189970 gefördert. www.halloa-project.eu
Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH)
Als unabhängiges gemeinnütziges Forschungsinstitut steht das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) für innovative Forschung, Entwicklung und Beratung. Das durch das Niedersächsische Ministerium für Wirtschaft, Verkehr und Bauen geförderte LZH widmet sich der selbstlosen Förderung der angewandten Forschung auf dem Gebiet der Photonik und Lasertechnologie. 1986 gegründet arbeiten inzwischen fast 200 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter am LZH.
Das LZH bietet mit seinen Anwendungen der smarten Photonik Lösungen zu gegenwärtigen und zukünftigen Herausforderungen. Dabei arbeiten Naturwissenschaftler:innen und Ingenieur:innen interdisziplinär zusammen entlang der Prozesskette: von der Komponentenentwicklung für spezifische Lasersysteme oder für Quantentechnologien bis hin zu Prozessentwicklungen für die unterschiedlichsten Laseranwendungen, zum Beispiel für die Medizin- und Agrartechnik oder für den Leichtbau im Automobilsektor. 18 erfolgreiche Ausgründungen sind bis heute aus dem LZH hervorgegangen. Das LZH schafft so einen starken Transfer zwischen grundlagenorientierter Wissenschaft, anwendungsnaher Forschung und Industrie – und nutzt Licht für Innovation.