Это первая реальная демонстрация технологии, которая может улучшить защиту от молнии.
Подобно высокотехнологичному молоту Тора, мощный лазер может схватить молнию и перенаправить ее путь в небе.
В ходе эксперимента на вершине горы такой лазер направил молнию в сторону громоотвода, сообщают исследователи в сети 16 января в Nature Photonics.
Ученые и раньше использовали лазеры для борьбы с молниями в лаборатории, но это первая демонстрация того, что этот метод работает в реальных штормах и может привести к лучшей защите от молнии.
На сегодняшний день наиболее распространенной технологией защиты от молнии является классический громоотвод, металлический столб, вкопанный в землю. Электропроводность металла привлекает молнию, которая в противном случае могла бы ударить в близлежащие здания или людей, безопасно передавая это электричество в землю. Но площадь, защищаемая громоотводом, ограничена его высотой.
«Если вы хотите защитить какую-то крупную инфраструктуру, например, аэропорт, стартовую площадку для ракет или ветряную электростанцию… тогда для хорошей защиты вам понадобится громоотвод километрового размера или сотни метров», — говорит Орельен Уар физик Парижского политехнического института в Палезо, Франция.
Такой высокий металлический столб был бы непрактичным. Но лазер мог достичь необходимой цели, перехватывая далекие разряды молнии и направляя их к наземным металлическим стержням.
Ученый и его коллеги проверили эту идею на вершине горы Сантис на северо-востоке Швейцарии. Они установили мощный лазер рядом с телекоммуникационной вышкой, на конце которой находится громоотвод, в который молния ударяет примерно 100 раз в год. Лазер освещал небо в общей сложности около шести часов во время гроз с июля по сентябрь 2021 года.
Лазер стрелял в облака короткими интенсивными вспышками инфракрасного света примерно 1000 раз в секунду. Эта последовательность световых импульсов отрывала электроны от молекул воздуха и сбивала с пути несколько молекул воздуха, вырезая канал из заряженной плазмы низкой плотности. Подобно расчистке пути через лес и укладке тротуара, эта комбинация эффектов облегчала протекание электрического тока по нужному маршруту. Это создало путь наименьшего сопротивления для молнии, которая шла по небу.
Во время работы лазера в башню четыре раза ударяла молния. Один из таких ударов произошел в довольно ясном небе, что позволило двум высокоскоростным камерам запечатлеть момент.
Чтобы отследить пути трех невидимых им болтов, исследователи изучили радиоволны, испускаемые молнией. Эти радиоволны показали, что три удара следовали за траекторией лазера гораздо ближе, чем другие удары, которые произошли, когда лазер был выключен. Это намекало на то, что лазер направил и эти три удара по громоотводу.
«Это настоящее достижение», — говорит Ховард Милхберг, физик из Университета Мэриленда в Колледж-Парке, не участвовавший в работе. «Люди пытались сделать это в течение многих лет». По его словам, главная цель ученых, подчинивших молнию своей воле, — повысить безопасность. Но «если эта штука когда-нибудь станет по-настоящему эффективной, а вероятность направления разряда увеличится намного больше, чем сейчас, потенциально она может быть даже полезна для подзарядки».
