閃電是最危險和最不可預測的自然現(xiàn)象之一，全世界每年有6000至24000人因此喪生。此外，閃電還會導致停電、電力網(wǎng)絡(luò)和電器損壞以及造成數(shù)十億歐元損失的森林火災。現(xiàn)在，在瑞士山區(qū)高處工作的科學家正在開發(fā)基于激光的技術(shù)，以結(jié)束閃電給人類社會帶來的威脅。

日前，通快公司與瑞士日內(nèi)瓦大學合作的歐盟激光避雷針項目的首批實驗已經(jīng)完成。該項目使用了高重復太瓦激光器，并將其裝備在阿爾卑斯山脈的森蒂斯峰山頂。森蒂斯峰海拔2500米，是瑞士東北部阿爾卑斯山脈最高的山峰。山峰周圍的極端天氣條件使其成為研究閃電的理想場所。

■瑞士森蒂斯山頂高發(fā)射塔站照片，該站配備了研究雷擊擊中其避雷桿的能力。這座塔平均每年被閃電擊中100次，比瑞士任何其他地方的避雷桿都多，因此是研究閃電最合適的地點之一

研究人員的目標是使用激光系統(tǒng)進行一系列天氣實驗特別是控制來自暴風云的閃電，并將雷擊引導至不會造成人員和財產(chǎn)損傷的地方。該項目使用的激光器被稱為“超級”激光器，這臺來自通快公司的激光設(shè)備長度超過29.5英尺，重約5噸。設(shè)備運行時，激光束在風暴云中形成了一條稱為“激光燈絲”的通道。當閃電發(fā)生時，確保閃電以受控的方式跟隨通道擊中地面。

據(jù)悉，激光器將從避雷桿（超過400英尺高）的尖端發(fā)射激光束，引導閃電并創(chuàng)建一條引導閃電的通道。激光燈絲延伸至塔頂避雷桿之外的天空中。配合山頂已經(jīng)裝配的閃電測量儀器，連同閃電連續(xù)干涉儀和高速攝像機將提供即時的閃電診斷。

“激光避雷針是目前同類產(chǎn)品中最強大的激光器之一”，通快的激光工程師Clemens Herkommer說，“通過每秒向云層發(fā)射一千個激光脈沖，可以安全地釋放閃電?！蓖ǔＧ闆r下，機場、核電站、摩天大樓和森林最容易受閃電襲擊。僅在美國，每年由于風暴和雷擊造成的空中交通中斷以及飛機和電線受損，就造成了50億美元的經(jīng)濟損失?！?/p>

項目組專家預計，在森蒂斯峰山頂組裝的這臺激光器，預計會遭受數(shù)百道閃電。僅6-8月的雷暴活動高峰期，該地區(qū)就會受到這一數(shù)量閃電的影響。當前，該項目由日內(nèi)瓦大學研究員讓-皮埃爾·沃爾夫領(lǐng)導。隨著實驗的進行，研究團隊希望在今年夏季結(jié)束時獲得一些初步結(jié)果。

■激光避雷針作為保護裝置，將有害雷擊轉(zhuǎn)移到位于安全位置的常規(guī)避雷針以保護敏感場所

引導和觸發(fā)自然雷擊

避雷針被動控制廣泛用于固定裝置的外部保護。然而在多數(shù)情況下，受保護物體無法支撐笨重的金屬桿，因此需要易于部署的主動保護。此外，傳統(tǒng)避雷針也無法避免由雷擊引起的強電磁場所引發(fā)的各種間接影響，例如過電壓。因此，將雷擊轉(zhuǎn)到另一個位置是保護敏感場所（機場、煉油廠甚至飛機）的首選解決方案。

由激光燈絲生成高重復率持續(xù)的低密度空氣通道，將成為接地高大物體與閃電之間的“連接線路”，引導閃電將能量釋放至避雷桿。激光誘導閃電的演示將在瑞士森蒂斯峰閃電研究站點使用高平均功率（1kW）、高脈沖能量激光器（1J）進行。