LIDARS are "eyesafe" for amateur astronomers

Hallo Melichor,

Wieviel Leistung hat den der LASER?

mfg Wolfgang

Da dieses Radar auch tagsüber eingesetzt wird und nur alle 200KM einen schmalen, 50KM langen Streifen auf den Boden wirft (wie hell der ist müssen andere ausrechnen, aber ich kann mir nicht vorstellen das er für Menschen in Realtime sichtbar sein wird - man bedenke mal die vielen UFO-Meldungen dann), ist die Wahrscheinlichkeit unglaublich klein das er ausgerechnet im "richtigen" Moment ein Teleskop trifft. Egal ob am Teleskop gerade visuell oder photografisch beobachtet wird.

Denkt,

Maurice

Edit - unsinnige Rechnerei:

Äquatorumfang ---- 40.075,004 km
Polumfang -------- 39.940,638 km
Mittelumfang ----- 40.041,455 km
Erdoberfläche ---- 510.065.284,702 km2

Oberfläche des Laserstrahls (bei angenommenem 1m breite):
50.000 x 1 = 50.000m2 --- macht 0,05km2

Ein Strahl alle 200km macht:
40.041,455 / 200 = circa 200 x 1 Strahl pro Umrundung der Erde

Länge des Strahles 55km (10% Überlappung eingerechnet):
(40.041,455 / 50) x 200 = circa 145.605 solcher Strahlen um 1x die Erde abzudecken.

Circa 70% der Erdoberfläche sind Wasserflächen. Bleiben für Land also
30%.

Also treffen (145.605 * 0,3 =) 43.681,5 Strahlen auf Land.

Davon sollen circa 5% bewohnt sein, sprich mit Gebäuden und Infrastruktur gepflastert sein.

Also treffen 2.184 Strahlen auf bewohntem Gebiet.

Bei optimaler Winterzeit (also 12 Stunden dunkel, 12 Stunden hell - Dämmerung und Sonnenaufgang dagelassen) treffen davon nur 50% zur "astronomisch kritischen Zeit" die Erde, also nur noch 1.092 Strahlen.

Bei 99,9% Wahrscheinlichkeit eines bewölkten Himmels [:D] trifft genau 1,1 Strahl den Boden.

Der Astronom der dann gerade hochguckt oder ein Foto macht, sollte sich besonders beim Foto darüber freuen das er den Laser erwischt hat. Ist doch die Wahrscheinlichkeit kleiner als die Entdeckung einer Supernovae. [:p]

P.S.: Die Rechnerei ist nur halbwegs (wenn überhaupt) mit "sinnvollen" Daten vorgenommen wurden, und diente nicht dem Zwecke wissenschaftlich fundierte Aussage zur Wahrscheinlichkeit des Erblindens bei Kontakt mit dem Laser zu schaffen.

Hallo Maurice,

Meiner bescheidenen Meinung nach ist die Rechnung so nicht ganz richtig!
Ich nehme mal an das LIDAR erfaßt nach mehreren Umläufen die gesamte Erdoberfläche
(im Bereich seines Auflösungsvermögens) - also es trift nacht einem Umlauf nicht
genau den gleichen Abschnitt sondern etwas versetzt. So ergibt sich schließlich
ein Profil der Erdoberfläche.
Daher bin ich der Meinung das es nur eine Frage der Zeit ist bis man von
dem Teil "geblendet bzw. erblindet" wird (hängt natürlich von den Parameter
des Laser's und der Scangeschw. ab).

mfg Wolfgang

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: ratman</i>
<br />
Daher bin ich der Meinung das es nur eine Frage der Zeit ist bis man von
dem Teil "geblendet bzw. erblindet" wird (hängt natürlich von den Parameter
des Laser's und der Scangeschw. ab).
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Klar. Wenn du 24 Stunden am Tag, 365 Tage im Jahr in die "Röhre" guckst wirst du irgendwann getroffen werden. [:p]

Ich finde die Angst "ein wenig" übertrieben.

Gruß,

Angst hab ich sicherlich keine - hab selber ein paar Jahre lang mit
einem Hochleistungslaser (3,5kW) gearbeitet und so einiges mit dem Ding
angestellt.
Ich interessiere mich halt nur etwas für die Daten des Teils!

Hi Leute!

Hab mal ein wenig über ALADIN zusammengesucht und folgendes gefunden (leider keine leistungsdaten des LASERS)

http://de.wikipedia.org/wiki/ADM-Aeolus
http://www.esa.int/esaLP/SEMVU62IU7E_index_0.html
http://www.op.dlr.de/ne-oe/lt/Aladin.html

vielleicht findet noch jemand mehr dazu - werd mal heute nach der Arbeit näheres suchen.

So hab noch den gesammt leistungsverbrauch gefunden: 600W
Quelle: http://www.astrium.eads.net/corp/prod/00000840.htm#bloc1

Zu ALADIN fand ich folgende Angabe:

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"> The measurements will be performed with a laser wavelength of 355 nm to utilise the high molecular backscatter in the ultraviolet with a tripled Nd:Yag laser with a spectral width of 240 MHz, an energy per pulse of 340 mJ and a pulse repetition frequency of 25 Hz. The double edge technique uses a high resolution Fabry-Pérot etalon with a spectral width of 1.56 GHz, and a telescope are of 1 m2.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Quelle

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">The overall ALADIN instrument architecture is based on a 150 mJ diode-pumped frequency- tripled Nd:YAG laser operating in the ultraviolet (solid-state laser technology). The instrument consists of three major elements: a transmitter, a combined Mie and Rayleigh backscattering receiver assembly, and the opto-mechanical subsystem (a telescope with a 1.5 diameter).<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">The power laser is composed of a low power oscillator (10 mJ output energy) and two power amplifiers to generate light pulses with 150 mJ energy at the fundamental wavelength of Nd:YAG (1064 nm). This is converted to 150 mJ pulses in the UV (355 nm) by a frequency tripler. The oscillator is actively Q-switched by a Pockels cell. A seed laser is used as frequency reference. The injection seeding technique is used to achieve a single frequency mode with a low-power continuous wave (CW) single frequency laser. The power laser is conductively cooled via heat pipes. The transmitter assembly will be operated in burst mode with 100 Hz PRF during 7 seconds (plus a 5 second warm-up time), in intervals of 28 seconds. There are two fully redundant transmitters, each including two laser heads (Power Laser Head and Reference Laser Head), and a TLE (Transmitter Laser Electronics) module.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Quelle

Ultraviolettem Licht. Ich fand besonders diese Angabe sehr interessant. Vielleicht hat sich damit diese Diskussion erübrigt. Natürlich dumm für Fotografen, so sie denn davon betroffen sein sollten ausgerechnet im "falschen" Moment zu fotografieren.

Gruß,

super angaben - zumindest wissen wir jetzt die emitierte leistung (sofern die angaben die lichtleistung des laser angeben) - aber auf jeden fall ists nicht mehr als angegeben ...

die frage ist jetzt: kann die leistung schaden im auge anrichten?

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: tmctiger</i>
<br />die frage ist jetzt: kann die leistung schaden im auge anrichten?
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Nun, in der letzten Quelle steht auch das dieser Laser in 7 Sekunden einen Streifen von 50km einscannt. Er fliegt also mit einer Geschwindigkeit von:

50.000 / 7 = 7142,86 Meter pro Sekunde über die Erdoberfläche.

Für ein Teleskop mit 1 Meter Durchmesser, also weit entfernt von allen Standard-Amateur-Teleskopen, braucht er also:

1 / 7142,86 = 0,00014 Sekunden.

Mein 30mW grüner Laserpointer (gebündelter Strahl auf sehr kurzer Entfernung, also nicht vergleichbar mit dem weit-auffächernden ultraviolettem Laserstrahl des ALADINs) "braucht" circa 1 Sekunde pro Auge um es blind zu machen. Ich denke eher länger aber schätze hier mal vorsichtig. In dem Sicherheitsdatenblatt steht was von 1-2 Sekunden.

Auch wenn Teleskope das Licht um ein vielfaches bündeln, rein vom Gefühl her wird ein 0,00014 Sekunden andauernder Impuls des ALADINs nicht ausreichen Schäden am Auge zu verursachen.

Gruß,

P.S.: Oder mal anders gefragt. Was soll das Risiko eines 0,00014 Sekunden langen Impulses im Ultra-Violettem Licht (355 nm) am menschlichen Auge sein? Gibt es da nicht ander UV-Quellen die eine deutlich höhere Gefahr darstellen als dieser Laser?

nun ja das mit der zeit ist relativ - kommt immer auf die leistung. an wenn die groß genug ist hinterlässt auch ein 0,00014s impuls schäden ...

darum die frage: sind die angegeben 340mJ fürs auge gefährlich (wenn man durch ein durchscnittliches amateurteleskop (wie sieht das überhaupt aus ) sieht ...

aber ums klarzustellen: ich persönlich glaube auch nicht, dass das ding gefährlich ist da 340mJ emissionsleistung ja eigentlich nicht viel ist (schon gar nicht bei einem so aufgefächerten strahl)

Hi Maurice,

da haste aber ein bisschen einfach gerechnet!

Wie aus der 2. Quelle zu entnehmen ist, handelt es sich um einen
gütegeschalteten frequenzverdreifachten (355nm, UV-A) Nd:YAG-Laser.
Die Pulswiederholfrequenz beträgt 100Hz, die Pulsenergie 150mJ, und die Pulsdauer 30ns.

Weiterhin steht zu lesen, dass der Strahldurchmesser in der Athmosphäre
einen Durchmesser von "einigen Metern (a few meters)" aufweist.

Aus diesen Angaben ergibt sich:
Mittlere Ausgangsleistung: 15 W (Pulsenergie * Frequenz)
Pulsleistung : 5 <b>Mega</b>watt (Pulsenergie/Pulsdauer)
Energiedichte am Erdboden: ~10mJ/m^2, abhängig vom wahren Strahldurchmesser
und der Absrption in der Athmosphäre.

Das entspricht in etwa derjenigen Energie, die man aufnimmt,
wenn man der Sonnenstrahlung etwa 10µs ausgesetzt ist.
Also recht wenig.

Das ändert sich natürlich, wenn man durch ein Teleskop sieht.
Dann steigt die aufgenommene Energie gemäß (D/d)^2 an,
wobei D der Teleskopdurchmesser ist, und d der Pupillendurchmesser.
Für D=200mm und d=6mm beträgt der Wert etwa 1000.

Statt 10µs haben wir jetzt 10ms.

Das dürfte auch noch nicht ausreichen, um am Auge bleibende Schäden anzurichten,
zumal diese Wellenlänge überhaupt nicht bis zur Netzhaut durchkommt,
sondern schon von der Linse absorbiert wird.
(Allerdings kann starke UV-A Strahlung grauen Star verursachen)

Zusammen mit der Wahrscheinlichkeit überhaupt mal mit einem Teleskop direkt einen Puls zu erwischen,
kann man sagen, dass die Möglichkeit einer Schädigung äussertst gering ist.

Wer ganz sicher gehen will, benutzt beim Beobachten einen UV-Filter.

Gruss,
Thomas

Hollo nochmal,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"> 340mJ emissionsleistung ja eigentlich nicht viel ist<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
ein Q-Switch-Puls mit dieser Energie <b>ist wahnsinnig viel</b>.
Den ins Auge, dann brauchts keine Brille mehr, dann genügt ne Augenklappe!!
Da sind schon diffuse Reflexe, die man aus einigen Metern Entfernung sieht,
schon gefährlich für die Augen.

Thomas

Hallo Leute,

Hier auf diesem Diagramm kann man die Transmission des Auges ablesen,
d.h. welche Wellenlängen durchgelassen werden:

Bei einer Wellenlänge von 355nm kann die Hornhaut gereizt bzw. die
Augenlinse getrübt werden (natürlich bei entsprechender Laserleistung)!

Weitere unsinnige Rechnerein:
Bei der angegebenen Pulsraten und der Energie ergibt sich eine
Obergrenze der Leistung des Laser's von 14mW.
Ohne zusätzliche Fokussierung des Strahls (paralles Strahlenbündel
am Austrittsort) und bei der Annahme eines Austrittsdurchmessers von
3mm, die Höhe des Lidars sei 100km -&gt; ergibt sich eine Strahlaufweitung
von etwa 7-14m d.h. von einem Teleskop mit 1m Durchmesser werden ca. 5-20% der einfallenden Strahlung aufgefangen.
Bei einem Puls von 340mJ und der Durchgangszeit von 0,00014 (kleiner als die Pulsdauer) sind das 0.1-0.3mJ - wenn meine Annahmen einigermassen
richtig sind und ich keine gravierenden Rechenfehler gemacht habe
dürfte das dem Auge nicht viel ausmachen!

Viel Spaß beim nachrechnen,
mfg Wolfgang

Hi Wolfgang,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Viel Spaß beim nachrechnen<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
das mach mal selber, hab ja schon genug vorgerechnet.

Thomas

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: ThomasWalt</i>
ein Q-Switch-Puls mit dieser Energie <b>ist wahnsinnig viel</b>.
Den ins Auge, dann brauchts keine Brille mehr, dann genügt ne Augenklappe!!
Da sind schon diffuse Reflexe, die man aus einigen Metern Entfernung sieht,schon gefährlich für die Augen.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Im Prinzip hast du da Recht, ein Puls mit dieser Energie ist schon ordentlich, allerdings gehst du bei deiner Aussage zur Gefährlichkeit von Laborbedingungen mit fokussiertem oder auf millimeterbruchteile kollimiertem Strahl aus. Hier haben wir es aber mit einem auf mehrere Meter aufgeweiteten und zudem schnell bewegten Bündel anstelle eines fokussierten Strahls zu tun, ich denke nicht daß unter diesen Umständen noch irgendeine Gefahr droht.

Gruß Andreas

Hi Andreas,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"> allerdings gehst du bei deiner Aussage zur Gefährlichkeit von Laborbedingungen mit fokussiertem oder auf millimeterbruchteile kollimiertem Strahl aus.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
nein, tu ich nicht.
ich schrieb:
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Da sind schon diffuse Reflexe, die man aus einigen Metern Entfernung sieht,
schon gefährlich für die Augen.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Damit meinte ich die Streustrahlung, die von dem Fleck ausgeht,
wo der Laserpuls auftrifft (z.B. an der Wand).
Und das ist divergentes Licht!
(Allerdings bezieht sich meine Aussage jetzt auf die Grundwelle des Nd:YAGs.
Diese beträgt 1064nm und kommt ungehindert bis zur Netzhaut durch.)

Thomas

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: ThomasWalt</i>
<br />
Wie aus der 2. Quelle zu entnehmen ist, handelt es sich um einen
gütegeschalteten frequenzverdreifachten (355nm, UV-A) Nd:YAG-Laser.
Die Pulswiederholfrequenz beträgt 100Hz, die Pulsenergie 150mJ, und die Pulsdauer 30ns.

Weiterhin steht zu lesen, dass der Strahldurchmesser in der Athmosphäre
einen Durchmesser von "einigen Metern (a few meters)" aufweist.

Aus diesen Angaben ergibt sich:
...
Energiedichte am Erdboden: ~10mJ/m^2, abhängig vom wahren Strahldurchmesser
und der Absrption in der Athmosphäre.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Mit diesen Zahlen komme ich darauf, dass bei einem Teleskop
mit &gt;=600 mm Öffnung die maximal zulässige Bestrahlung des
Auges nach deutschen Vorschriften überschritten ist, wenn
ich mich nicht verrechnet habe.
Ich denke, man sollte die Betreiber mal darauf hinweisen,
dass durchaus grosse Amateurteleskope in Gebrauch sind und
sie eigentlich stärker informieren müssten.

Siehe auch:
http://www.pr-o.info/makeframe.asp?url=/bc/uvv/93/anh2.htm

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">
Das entspricht in etwa derjenigen Energie, die man aufnimmt,
wenn man der Sonnenstrahlung etwa 10µs ausgesetzt ist.
Also recht wenig.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Nur lässt sich bekanntlich das Sonnenlicht nicht so stark
wie Laserlicht fokussieren.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: ThomasWalt</i>
<br />..........

handelt es sich um einen gütegeschalteten frequenzverdreifachten (355nm, UV-A) Nd:YAG-Laser. Die Pulswiederholfrequenz beträgt 100Hz, die Pulsenergie 150mJ, und die Pulsdauer 30ns.

Weiterhin steht zu lesen, dass der Strahldurchmesser in der athmosphäre einen Durchmesser von "einigen Metern (a few meters)" aufweist.

Aus diesen Angaben ergibt sich:
Mittlere Ausgangsleistung: 15 W (Pulsenergie * Frequenz)
Pulsleistung : 5 <b>Mega</b>watt (Pulsenergie/Pulsdauer)
Energiedichte am Erdboden: ~10mJ/m^2, abhängig vom wahren Strahldurchmesser und der Absrption in der Athmosphäre.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

OK. Ich bin kein Physiker, aber wie kommt ihr auf
"Energiedichte am Erdboden: ~10mJ/m^2" ?

In der Quelle steht:

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">The measurement volume of the return signal from a single shot is defined by the lateral extension of the transmitted beam (a few meters in diameter) and the time gating of the receiver, which is adapted to the desired vertical resolution (250 m to 2 km or more). Due to the fact that the signal from a single shot is too weak for the evaluation, 700 shots along a ground track of 50 km have to be accumulated and integrated.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Dazu betrachte man mal dieses Bild:
http://directory.eoportal.org/images/ADM_Auto4.jpeg

Mal abgesehen von der Absorption und Reflexion in der Atmosphäre, so wie ich das verstehe, wird vom Satelliten ein Laserstrahl zur Erde geschickt, der 285km lang und einige Meter breit sein wird.
Verliert sich die Energie des Lasers nicht auf diese Länge?

Dazu verstehe ich nicht, wie einerseits der Strahl einige Meter breit ist, und anderseits für 50km 700 solcher Strahlen zur Abdeckung gebraucht werden. Denn 50.000 / 700 = circa 71,5 Meter. Das ist mehr wie "ein paar Meter". Oder deckt dieser Strahl nicht jeden cm2 der 50x285km ab?

Bei der gegebenen Geschwindigkeit von 7s für 50x285km und dem Puls des Lasers, ist es überhaupt rechnerisch möglich dieses Gebiet mit diesem Laser KOMPLETT abzudecken?

Ich lasse den Vortritt and bessere Physiker und Mathematiker (wie ich) hierdrauf mal zu antworten.

Gruß,

Hi Maurice,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">OK. Ich bin kein Physiker, aber wie kommt ihr auf
"Energiedichte am Erdboden: ~10mJ/m^2" ?
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Ganz einfach die Pulsenergie dividiert durch die Fläche des Strahls.
Bei 150 mJ und 20m^2 (~5m Durchmesser), erhält man 7,5 mJ/m^2.
Ich schätze der Strahldurchmesse ist eher kleiner (1,5m Teleskop im Satelliten),
daher hab ich einfach mal den Wert 10mJ/m^2 genannt.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">so wie ich das verstehe, wird vom Satelliten ein Laserstrahl zur Erde geschickt, der 285km lang und einige Meter breit sein wird.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
nein, das Teleskop gibt einen kollimierten Strahl ab (die schräge Linie, LOS <b>L</b>ine <b>O</b>f <b>S</b>ight).
An diesem entlang wird das rückgestreute Licht gemessen.
Da dies ziemlich schwach ist, wird über 700 Pulse integriert,
was eben 7s dauert, dabei bewegt sich der Satellit um 50 km weiter.
Da ist jetzt ein "Messpunkt".
Wie gross jetzt die laterale Auflösung (quer zur Flugrichtung) ist weis ich micht.
Aber keinesfalls 285km.

Gruss,
Thomas

Hi Melchior,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">der Strahl hat am Boden einen Durchmesser von ca 100m <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Wo haste den Wert her?
Wenn das zutrifft, dann besteht überhaupt keine Gefahr.
In der von Maurice angegebenen Quelle steht aber was von "wenigen Metern".

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Die Laserleistung selbst betraegt 150mJ<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Na, wenn das der Herr Professor liest, ne Energie als Leistung zu bezeichnen,
dann könnte Dein Studium aber noch ein bisschen dauern.
[;)][;)][;)][;)][;)]

Gruss,
Thomas