Wehrwissenschaftliche Forschung Jahresbericht 2012

Forschungsaktivitäten 2012
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Dr. Stephan Anders
Deutsches Zentrum für Luft- und
Raumfahrt,
Institut für Technische Physik, Stuttgart
stephan.anders@dlr.de
Dr. Hans-Albert Eckel
Deutsches Zentrum für Luft- und
Raumfahrt,
Institut für Technische Physik, Stuttgart
hans-albert.eckel@dlr.de
entsprechende Experimente kombiniert mit einer Analyse
gesetzlicher Bestimmungen.
Die Analyse der gesetzlichen deutschen, französischen und
wird die gestreute Laserleistung am Ort eines Beobachters
berechnet (Abbildung 3), der sich in einer bestimmten Entfernung
zur Quelle des Laserstrahles befindet und letzteren unter
einem bestimmten Winkel betrachtet (Abbildung 2).
US-amerikanischen sowie der internationalen Vorschriften
(International Civil Aviation Authority, ICAO) hat ergeben,
Die Gefährdungen infolge dieser Streuung, insbesondere für
Lasersicherheit im Freiraum
dass der Einsatz von Lasern im Freiraum grundsätzlich möglich
ist. Voraussetzungen hierfür sind Genehmigungen seitens
die Augen und die Haut, sind nach den ersten Ergebnissen
durch die bisher zur Verfügung stehenden Schutzmaßnahmen
der Luftsicherheit und der öffentlichen Verwaltungen, in deren
handhabbar. Dies gilt auch unter der Annahme sich eintrüben-
Verantwortungsgebieten die Laseraktivitäten stattfinden
der Wetterverhältnisse, die mit einem raschen Anstieg der
sollen.
Streustrahlung einhergeht.
Die Ausbreitung von Laserstrahlung im Freiraum kann
Den Fragen und Anforderungen hinsichtlich des Einsatzes
Menschen, Tiere und Sensoren gefährden. Bisher existieren
von Lasern im Freien, insbesondere von Hochleistungslasern,
Der Einsatz von Lasern im Freiraum hat in einer solchen
Die theoretisch ermittelten Ergebnisse werden durch Experi-
weder ausreichende Untersuchungen zu diesen Risiken, noch
kommt künftig eine wachsende Bedeutung zu.
Entfernung von Flughäfen stattzufinden, dass die von der
mente auf der Freistrahlstrecke des Instituts für Technische
ist der Einsatz von Lasern im Freiraum eindeutig geregelt.
ICAO festgelegten Grenzwerte für eine maximal zulässige
Physik am Standort Lampoldshausen validiert (Abbildung 4).
Es gilt die gegenwärtigen gesetzlichen Rahmenbedingungen
War bisher der Einsatz von Lasern überwiegend auf ge-
Laserstrahlung auf Flughäfen nicht überschritten werden
zu klären sowie die Gefährdungen durch Laserstreustrahlung
schlossene Räume beschränkt, also auf Stätten, in welchen
(Abbildung 1). Zusätzlich sind Mindestentfernungen zu
zu modellieren und experimentell zu validieren.
die Gefährdung durch Laserstrahlung auf einen baulich abge-
Flugrouten einzuhalten.
schlossenen Bereich begrenzt ist und der durch eine Reihe von
genau festgelegten und systematisch angewendeten Maßnah-
Zum Schutz der Allgemeinheit sind gemäß den derzeit
men vollständig begegnet werden kann, so stellt der Einsatz
gültigen Normen Sicherheitszonen um die Laseranlagen
von Lasern im Freien durch das Fehlen jeglicher physikalischer
einzurichten.
Barrieren gänzlich neue Herausforderungen an die Sicherheit
der Allgemeinheit, der Angehörigen der Streitkräfte, des Flug-
Ziel der hier durchgeführten Studie ist es weiterhin, ein phy-
verkehrs und die Unversehrtheit von Satelliten etc. dar.
sikalisch fundiertes Bild über die Gefährdungen, die bei der
Ausbreitung von Laserstrahlung in der Atmosphäre entstehen
Am Institut für Technische Physik des Deutschen Zentrums
könnten, zu erhalten. Von Interesse ist die Streuung an den
für Luft- und Raumfahrt (DLR) laufen derzeit umfangreiche
Luftmolekülen und den in der Luft enthaltenen Aerosolen
Studien zum Thema Lasersicherheit im Freiraum.
(z. B. Dunst, Staub). Dazu entwickelt das Institut für Technische
Physik Modelle um die Stärke und Richtung der Streustrahlung
Diese Arbeiten umfassen theoretische Modellierungen
z. B. für einen 100 kW Laserstrahl zu ermitteln. Um daraus dann
zur Streuung von Laserstrahlung in der Atmosphäre sowie
die Gefährdung z. B. für das menschliche Auge zu ermitteln,
Abb. 1: Zonen in und um eines Flughafenareals, innerhalb derer
nur maximal zulässige, von der ICAO festgelegte Grenzwerte für
Laserstrahlung gelten (offizielle Darstellung der ICAO)
Abb. 2: Distanz und Blickwinkel des Beobachters relativ zur Laserquelle
Abb. 3: Laserleistung, die in das Auge eines Betrachters
mit einem Pupillendurchmesser von 7 mm gestreut wird,
dargestellt als Funktion des Abstandes des Beobachters
von der Laserquelle und des Betrachtungswinkels,
gerechnet für einen 100 kW-Laserstrahl
Abb. 4: Laser-Freistrahlstrecke des Instituts für Technische Physik am
Standort Lampoldshausen