作者:冯丽妃 来源: 发布时间:2023/1/17 17:06:12
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速射激光可做“避雷针”

 

 

激光“避雷针”工作中。 图片来自:Martin Stollberg/TRUMPF公司

科学家通过实验首次证明,快速发射的激光可以转移闪电。这项研究表明激光束可以用作保护基础设施的“避雷针”,尽管这可能还需要点时间。

“这一成就令人印象深刻,科学界已经为此努力了20多年。”希腊克里特大学激光物理学家、并未参与这项研究的Stelios Tzortzakis说,“这种方法是否有用,只有时间才能证明。”

金属避雷针通常被用来转移雷击并安全消散电荷。但避雷针的大小有限,这意味着它们保护的区域也是限。

物理学家一直想知道激光能否增强建筑设施保护,因为激光可以比物理结构射向更高的天空,而且可以指向任何方向。但Tzortzakis说,尽管实验室演示很成功,但科学家从未在实地活动中取得过成功。

为改变这种状况,由约25名研究人员组成的团队成立了激光避雷针项目,他们在瑞士阿尔卑斯山用一个特别制造的200万美元的高功率激光器做了试验。研究者将激光器放置在经常被闪电击中的Santis电信塔旁边。

“这是所有人都在翘首期盼结果的一个项目。”维也纳大学激光物理学家Valentina Shumakova说。

激光“避雷针”工作中。 图片来自:Martin Stollberg/TRUMPF公司

就像金属线一样,足够强的激光束能给闪电创造一个传导路径。物理学家认为这是通过改变空气的性质实现的,光束会聚焦成一条细而强烈的“灯丝”。这会迅速加热空气,降低其密度,为闪电创造有利的路径。“这就像用激光在空气中钻一个洞。”该项目负责人、巴黎应用光学实验室的物理学家Aurelien Houard说。

Santis的实验并不是试图将闪电从塔上引开,而是设计用来证明激光可以引导闪电穿过建筑物的避雷针。Houard说,在未来的应用中,类似的光束将引导雷电攻击远离敏感设施,对准远处的避雷针。

经过10周观察,研究团队发现激光在6小时的雷暴中引导了4次闪电事件。一台高速摄像机清晰显示,激光束的攻击路线是沿着激光束形成的直线而非分支路径。

“对于100%有激光的闪电,我们测量了激光的效果。”Houard说。但Tzortzakis指出,激光在没有引导闪电攻击的情况下仍活跃了数小时。这表明尽管激光转移了闪电,但并没有让雷云放电,而后者是一个更好的保护策略。

Tzortzakis说,最近的这项研究成功了,而其他的研究则失败了,因为之前的研究使用的激光每秒只发射几个脉冲。该团队使用每秒发射1000个高能脉冲的专业激光器,增加了拦截闪电的机会。

Houard则表示,该项目的激光器是独一无二的,这也是它最大的限制,因为需要时间来缩小系统,使其价格更低、更实用。


激光“避雷针”工作中。 图片来自:Martin Stollberg/TRUMPF公司

相关论文信息:

https://doi.org/10.1038/s41566-022-01139-z

 

 

 

 

 
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