Flytta över Ben Franklin: Laserblixtledare elektrifierar forskare

0
60

När Benjamin Franklin skapade den första åskledaren på 1750-talet efter hans berömda experiment med att flyga en drake med en nyckel fäst under ett åskväder, hade den amerikanske uppfinnaren ingen möjlighet att veta att detta skulle förbli toppmodern i århundraden.

Forskare arbetar nu för att förbättra denna innovation från 1700-talet med 2000-talets teknologi – ett system som använder en kraftfull laser som kan revolutionera åskskyddet. Forskare sa på måndagen att de lyckades använda en laser riktad mot himlen från toppen av berget Santis i nordöstra Schweiz för att avleda blixtnedslag.

Med vidareutveckling kan denna laserblixtstång skydda kritisk infrastruktur inklusive kraftverk, flygplatser, vindkraftsparker och startramper. Blixtnedslag orsakar årligen miljarder dollar i skador på byggnader, kommunikationssystem, kraftledningar och elektrisk utrustning samtidigt som det dödar tusentals människor.

Utrustningen släpades till bergstoppen på en höjd av cirka 8 200 fot (2 500 meter) ), vissa delar med en gondol och andra med helikopter, och var fokuserad på himlen ovanför ett 400 fot högt (124 meter högt) överföringstorn som tillhör telekommunikationsleverantören Swisscom, en av Europas mest drabbade strukturer av blixten.

Berättelser endast för prenumeranterVisa alla

'Endast mikro-, små och medelstora företag som kan skapa jobb kommer att ena…

'Om du lämnar giftiga arbetsplatser , de kommer så småningom att dö ut': Ankur …

Mattrender 2023 som pekar mot en lovande framtid

Hybrid Covid-immunitet erbjuder mer skydd än infektion, säger studieAnsök nyår kampanjkod SD25

I experiment under två månader 2021, intensiva laserpulser – 1 000 gånger per sekund – sänds ut för att omdirigera blixtnedslag. Alla fyra anfallen medan systemet var aktivt avlyssnades framgångsrikt. I första hand använde forskarna två höghastighetskameror för att registrera omdirigeringen av blixtens väg med mer än 160 fot (50 meter). Tre andra dokumenterades med olika data.

“Vi demonstrerar för första gången att en laser kan användas för att styra naturliga blixtar,” sade fysikern Aurelien Houard från Ecole Polytechnique's Laboratory of Applied Optics i Frankrike, koordinator för Laser Lightning Rod-projektet och huvudförfattare till forskningen publicerad i tidskriften Nature Photonics.
Blixtnedslag är en elektrisk högspänningsurladdning mellan ett moln och marken, inom ett moln eller mellan moln.

“En intensiv laser kan på sin väg generera långa kolumner av plasma i atmosfären med elektroner , joner och varmluftsmolekyler,” sa Houard och hänvisade till positivt laddade partiklar som kallas joner och negativt laddade partiklar som kallas elektroner.

Annons Läs också |IIT Madras-forskare använder solenergi för att återvinna betongavfall

“Vi har här visat att dessa plasmakolonner kan fungera som en guide för blixtnedslag,” Houard lade till. “Det är viktigt eftersom det är det första steget mot ett laserbaserat åskskydd som praktiskt taget kan nå en höjd av hundratals meter (yards) eller en kilometer (0,6 mil) med tillräcklig laserenergi.”< /p>

Laserenheten är lika stor som en stor bil och väger mer än 3 ton. Den använder lasrar från det tyska industrimaskintillverkningsföretaget Trumpf Group. Med forskare vid universitetet i Genève också spelade en nyckelroll, utfördes experimenten i samarbete med flygföretaget ArianeGroup, ett europeiskt samriskföretag mellan Airbus SE och Safran SA.

Detta koncept, som först föreslogs på 1970-talet, har arbetat i laboratorieförhållanden, men hittills inte på fältet.

Annons

Blixtledare, som går tillbaka till Franklins tid, är metallstavar ovanpå byggnader, anslutna till marken med en tråd, som leder elektriska laddningar blixten slår ofarligt ner i marken. Deras begränsningar inkluderar att endast skydda ett litet område.

Houard räknade med att 10 till 15 år mer arbete skulle behövas innan laserblixtstången kan användas allmänt. Ett problem är att undvika störningar av flygplan under flygning. Faktum är att flygtrafiken i området stoppades när forskarna använde lasern.

“Det finns faktiskt ett potentiellt problem med att använda systemet med flygtrafik i området eftersom lasern kan skada pilotens ögon om han korsar laserstrålen och tittar ner,” sa Houard.