橙柿互动综合报道 17世纪50年代,本杰明·富兰克林发明了世界上第一个避雷针,当时他在雷雨中用钥匙放风筝,成为了历史上著名的实验。科学家们现在正在用21世纪的技术来改进几个世纪前的创新——一种使用高功率激光的系统,可能会彻底改变雷电保护。研究人员周一表示,他们成功地在瑞士东北部的圣蒂斯山顶使用了一种瞄准天空的激光来“转移闪电”。
随着进一步的发展,这种激光闪电棒可以保护包括发电站、机场、风力发电场和发射台在内的关键基础设施。闪电每年给建筑物、通信系统、电线和电气设备造成数十亿美元的损失,同时也造成数千人死亡。
一些部件使用吊车运输,另一些部件则用直升机,这些设备被放置在海拔2500米的瑞士圣蒂斯山山顶,聚焦在瑞士电信公司(SCMN.S)一座124米高的传输塔上空。这座塔是欧洲受雷击影响最严重的建筑之一。
在2021年长达两个月的实验中,科学家们发射每秒1000次的强激光脉冲来重定向闪电。在系统激活时,所有四次闪电攻击都被成功拦截。
这项研究的主要作者、法国理工学院应用光学实验室的物理学家、激光闪光棒项目协调人奥雷利安·胡亚德说:“我们首次证明了激光可以用于引导自然闪电。”这项研究发表在《自然·光子学》杂志上的。
“闪电是云与地面之间、云内或云之间的高压放电。强激光可以在其路径上产生长长的等离子体列,让大气层中带有电子、离子和热空气分子。”胡亚德说,他指的是被称为离子的正电荷粒子和被称为电子的负电荷粒子。
“我们已经证明,这些等离子体柱可以作为转变闪电方向的向导。”胡亚德补充道。这很重要,因为这是迈向基于激光的雷电防护的第一步,如果有足够的激光能量,雷电防护实际上可以达到数百米或一千米的高度。
这种激光装置的大小相当于一辆大型汽车,重量超过3吨。它使用的是德国工业机械制造公司通快集团的激光。日内瓦大学的科学家也发挥了关键作用,这些实验是与航空航天公司Ariane Group合作进行的,Ariane Group是空客SE(AIR.PA)和赛峰集团(SAF.PA)的欧洲合资企业。
这一概念于20世纪70年代首次提出,在实验室条件下有效,但在现场使用这还是首次。
2015年7月1日,加利福尼亚州巴斯托以北,季风风暴穿过高地沙漠,大量闪电照亮了达吉特机场的夜空
现在使用的避雷针可以追溯到富兰克林时代,是建筑物顶部的金属棒,用电线连接到地面,它传导电荷,闪电击中地面,对地面无害。它们的局限性在于只能保护一小块区域。
胡德预计,激光闪电棒还需要10到15年的时间才能投入使用。其中一个担忧是避免激光对飞行中的飞机造成干扰。当研究人员使用激光避雷设备进行实验时,这个地区的空中交通被迫中断。
“因为如果飞行员穿过激光光束并向下看,激光可能会损害他的眼睛。”胡亚德说。