Впервые ученым удалось показать, что они могут отражать молнии во время грозы с помощью лазера. Для проекта, который разрабатывался 20 лет, требовался сверхмощный лазер, который можно было бы запустить в небо.
Идея использовать лазерный громоотвод возникла еще в начале 70-х годов. Принцип был таков: лазерные лучи, если они достаточно мощные, могут нагревать воздух так сильно, что заставляют молекулы высвобождать свои электроны. Это создает канал, полный заряженных электронов вдоль лазерного луча – и все эти электроны притягивают молнии, которые ищут путь наименьшего сопротивления между облаками и землей.
Снимок, сделанный двумя высокоскоростными камерами, расположенными в Швегальпе (а) и Кронберге (b). На нем показаны два изображения молнии, взаимодействующей с лазером Фото: Nature Photonics, 2023
Проблема в том, что такой канал очень недолговечен, а лучи лазера непрерывно мерцают. Хотя ученым удалось отклонить молнию в лаборатории, им никогда не удавалось сделать это в реальных условиях. Чтобы гарантировать, что канал остается открытым достаточно долго, чтобы отклонить молнию во время грозы, ученые разработали лазер, способный излучать мощные импульсы 1000 раз в секунду.
Это удалось совместными усилиями Женевского университета (UNIGE) и EPFL в Швейцарии, Политехнической школы во Франции и фирмы по научным лазерам TRUMPF в Германии. Чтобы протестировать новое оборудование, ученые подняли свой трехтонный лазер на вершину горы Сентис высотой 2,5 тысячи метров. Преимуществом этого места является 120-метровая башня связи, в которую гарантированно бьет молния не менее 100 раз в год. В конце концов, ученым удалось зафиксировать грозовую молнию, которая впервые направлялась за лазерным лучом, прежде чем поразить башню.
«Конечно, после этого нам нужно было проанализировать гораздо больше данных. Но одна из фотографий наглядно показывала, что сомнений быть не может», – Жан-Пьер Вольф, профессор прикладной физики в UNIGE.
Это открытие вселяет надежду на то, что однажды лазеры смогут обеспечить новые необходимые возможности для защиты от молний. Согласно пресс-релизу, сопровождающему выводы исследования, громоотводы, изобретенные Бенджамином Франклином, пока остаются лучшей формой защиты от молний, которую мы имеем.
Проблема в том, что их защита распространяется только на высоту стержня. Это означает, что стержень высотой в три метра защитит любого, кто находится в пределах трех метров от столба, но не дальше.
Следующим шагом будет попытка разработать лазер, который сможет подниматься еще выше в небо. Это возможно теоретически. Однако ученые предупреждают, что, вероятно, пройдет не менее десяти лет, прежде чем такая технология будет достаточно отточена, чтобы выйти на рынок.
