通快激光发布高强太瓦激光器实现对闪电的避雷

闪电是自然界中的一个神奇的现象，但却往往会给人类带来灾难，如何避雷一直是人们在不断探索和改进的话题。最近，通快发布了采用高能激光来击中闪电，使得闪电的位置重新定向而实现避雷。

据江苏激光联盟激光红获悉，通快激光首次报道了在EU进行了激光避雷针项目，该项目是同瑞士日内瓦大学一起合作完成的。该项目使用高重复频率的太瓦激光进行实验，实验是在瑞士的阿尔卑斯山顶上的森蒂斯峰(Säntis)进行开展的，该山顶上有一个无线电发射塔。 

研究人员的目标是使用激光系统来实施一系列的天气实验，尤其是控制云层中的闪电和直接击中闪电以避免闪电会对某些区域带来危害。

实验室采用通快激光的绿激光，它是肉眼可见激光。该激光可以无限的远距离进入太空中。该激光可以描述为超级激光，通快激光在这一项目中使用超过29.5英尺长和重达5吨的激光装置。激光制造出一类通道来穿过云层，也就是我们所说的激光灯丝。当闪电发生的时候，激光灯丝就会确保轰击闪电来形成通道移动和在可控制的情形下击中闪电而将闪电引入到地面。

图1. 通快激光的绿激光是肉眼可见激光。该激光可以无限的远距离进入太空中

该激光直接从安装在无线电发射塔上进行发射激光，该发射塔的高度超过400英尺，用来指引闪电和制造出一个激光闪电来拓展其远远的进入太空，并达到传统的闪电处之上。闪电测量装置永久的运行在森蒂斯峰(Säntis)，同时还有一个干涉闪电图和一个高速摄影相机一同工作，这些将提供闪电的诊断工作。激光束用来在发射塔内部进行操作。

激光避雷针目前是最为强大的激光之一，Clemens Herkommer说道，它是通快激光的一位激光工程师，他已经在这一项目上工作了四年的时间。

通过发射成千次激光脉冲并二次进入云层，我们就可以非常安全的激发闪电从而使得该闪电变得安全，Clemens Herkommer说道。

机场、核电站、摩天大楼和森林等经常会遭到雷击。仅仅在美国，暴雨和闪电带来的损失一年就超过$5 billion（50亿美元），而且大多数都是通过造成航空中断和对航空器造成损伤以及对电力供应线造成破坏。

图2 激光轰击闪电的状态图

法国科学家表示，现在已经可以引导实验室中生成的闪电反复击打同一位置。这项定位壮举来自于飞秒（千万分之一秒）级激光脉冲在电离空气中制造的一个虚拟“避雷针”。这是首次成功利用激光诱导形成空气通道引导放电路径。这项实验显示了激光避雷针在研究和用作防护装置方面的潜力，可以有效替代现在的引雷火箭。

之前的一些实验曾证实，飞秒激光脉冲可以制造电离空气通道，形成“引导线”。深入的研究表明这些通道的作用距离有可能超过50米。

如今安装在森蒂斯峰(Säntis)，该激光系统据估计将会面对几百次 的激光避雷工作。据报道，在森蒂斯峰(Säntis)，仅仅在7月和8月就实施了暴风雨中的闪电的避雷工作。

该项目系瑞士日内瓦大学的Jean-Pierre Wolf研究员所领导的。随着该实验的进行，他及其合作者据说将在这个夏天获得初步的研究结果。

该研究项目额外的还得到了EU的支持，包括来自法国国家科学研究中心的支持、AMC的咨询项目的支持、瑞士联邦技术学院的支持、法国的全球航空航天巨头Ariane Group和瑞士西部应用科学与艺术大学的支持。

据江苏激光联盟激光红检索发现，这并非第一次进行激光避雷实验，据报道，2011年8月18日，欧洲南方天文台（ESO）使用20瓦激光帮助消除大气对观测造成的模糊影响时，天空划过闪电（风暴和闪电当时并未接近天文台）。

在2月17日发表在美国物理联合会学术期刊《AIP Advances》杂志上的新研究 报告 中，法国研究小组令一束激光擦过一个球状电极然后到达一个电荷相反的平面电极上。这束激光剥离了其通过路径上原子的外层电子，制造了一个通道引导平面电极到球状电极放电的过程。为了验证这个通道能否将放电路径从自然状态变为被引导状态，研究者又加入了一个尖头电极，闪电倾向于击中距离最近的物体（自然状态下就是最高的物体）。在没有激光的情况下，放电总是击中位置更高的尖头电极。而有了激光后则沿着激光制造的通道击中位置较低的球状而不是尖头电极。