用激光束控制闪电。免费技术图书馆新闻

用激光束控制闪电

23.01.2023

闪电是自然界中最具能量的现象之一，在几分之一秒内释放出数百万伏特的电压，这可能是毁灭性的——停电、火灾、受伤甚至死亡。

长期以来，保护自己免受雷击的最佳方法被认为是避雷针——一根连接在最高建筑物上的巨大金属棒。这种简单的设计本质上是吸收电力并将其安全地引导到地下。然而，问题之一是这种避雷针的射程有限——例如，一根10米长的避雷针只能保护其周围10米半径的区域。也就是说，要保护大型建筑物或机场，实际上需要一根巨大的避雷针。但看起来科学家们找到了一种方法。

位于巴黎的法国国家科学研究中心应用光学实验室的物理学家 Aurélien Houard 和他的同事们忍受了数小时的雷暴活动，以测试激光是否可以使雷击远离关键基础设施。

研究人员展示了一种新的、更高效的系统的运作——事实上，科学家们已经学会了如何使用瞄准天空的强大激光来偏转闪电放电。

根据研究作者 Jean-Pierre Wolf 的说法，激光避雷针是在暴风雨期间瞄准云层的激光束 - 因此它为电流的通过铺平了阻力最小的路径。此外，激光束可以比避雷针延伸得更远，因此可以保护大面积区域。

科学家们解释说，当高功率激光脉冲发射到大气中时，光束内部会形成非常强的光丝。它们渗透空气中存在的氮气和氧气分子，进而释放自由电子进行运动。结果，电离空气（也称为“等离子体”）成为电导体。

为了证明他们的概念，科学家们开发了一种激光系统，平均功率为 1 千瓦，每秒脉冲约 1 次，每个脉冲释放 XNUMX 焦耳的能量。

激光系统安装在 Zentis 山顶，这是瑞士阿尔卑斯山的最高山峰。科学家们指出，激光安装在塔旁边，每年都会吸引大约一百次雷击。

研究人员指出，激光瞄准了塔顶附近的天空——主要目的是试图在光束到达塔通常的避雷针之前将闪电吸引到光束上。在测试期间，科学家记录了四次雷击。

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后者对于欧洲当地航空公司尤其重要：低噪音飞机将能够在任何定居点附近起飞和降落，无论白天还是黑夜。这不再可能，因为欧盟国家有严格的噪音规定，尤其是在夜间。

诚然，对于胆小的人来说，乘坐装有氢气罐的飞机并不是一件愉快的事，因为这种气体甚至会渗入金属并爆炸，达到爆炸混合物的浓度。因此，正如乘坐国内氢能飞机飞行的参与者所说，头脑中不断出现这样的想法：应该检测罐中氢气泄漏的传感器会起作用吗？

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