Экспериментальное исследование лазерной абляции каменных поликристаллических мишеней

Приведены результаты экспериментов по исследованию абляции каменных поликристаллических мишеней сложного многокомпонентного состава, имитирующих вещество астероидов. Облучение мишеней проводилось наносекундными импульсами излучения неодимового лазера при плотности энергии Ф_L до 5 × 10⁴ Дж/см². Эксперименты продемонстрировали наличие двух режимов абляции, граница между которыми лежит при Ф_L ≈ 4000 Дж/см². Смена режимов характеризуется изменением вида зависимости поверхностной плотности массы удаленного вещества мишени от плотности энергии лазерного излучения и появлением минимума в зависимости удельной энергии разрушения от Ф_L, что, вероятно, связано с переходом от режима одномерного разлета плазмы факела к режиму трехмерного разлета и, соответственно, с падением эффективности передачи энергии от лазерного пучка к мишени вследствие уменьшения плотности лазерной плазмы. Эксперименты показали также наличие максимума в зависимости удельного импульса отдачи C_m от плотности энергии лазерного излучения (C_m ≈ 6.3 × 10^-5 Н/Вт при Ф_L = Ф_opt ≈ 25 Дж/см²). Максимумы зарегистрированы и в зависимостях от Ф_L эффективности абляции и средней скорости абляционного потока. При Ф_L > Ф_opt спад зависимости C_m(Ф_L) оказывается существенно более крутым, чем для металлов и полимерных материалов. По-видимому, такое отличие вызвано меньшей прочностью и меньшей пластичностью поликристаллических каменных мишеней.