Физики из Германии научились управлять молниями с помощью лазера. Как ученые пытаются овладеть силой Зевса

Что произошло

Исследователи из Германии выяснили, что лазеры высокой интенсивности можно использовать как громоотвод.

• В компании TRUMPF Scientific Lasers создали установку, которая позволяет направлять заряд электричества в заданное место, где ее можно безопасно заземлить.
• Ученые признают, что изобретение пока не совершенно, однако они планируют продолжить работу. Предполагается, что в будущем лазеры можно будет использовать для лучшей защиты жизненно важной инфраструктуры — электростанций, аэропортов и стартовых площадок для космических миссий.

Как это работает

Идея состоит в том, что мощный лазерный луч может быть направлен в атмосферу, чтобы ионизировать путь, по которому должна следовать молния.

• Теория была экспериментально проверена в Швейцарии на вершине горы Санти (2,5 тыс. метров). Исследователи использовали установку весом более 3 тонн, длиной около 8 метров и шириной около 1,5 метра. Ее разместили рядом с телекоммуникационной башней — там, где молнии бьют в среднем 100 раз в год.
• За шесть часов работы во время грозовой активности лазеру удалось изменить траекторию четырех молний.

Самый известный тип громоотвода на сегодняшний день — «стержень Франклина». Это проводящая электричество металлическая мачта, которая перехватывает разряды молнии и безопасно направляет их на землю.

Почему это важно

Молнии — это электрические разряды, возникающие из-за дисбаланса между облаками и поверхностью Земли. Чаще всего они возникают в тропиках.

• По разным подсчетам от удара молнии во всем мире ежегодно погибают от 6 тыс. до 24 тыс. человек, около 200 тыс. получают травмы.
• Поражающие факторы молнии — электрический разряд и высокая температура, которая может достигать 9,5 тыс. градусов по Цельсию. По словам специалистов, в организме пострадавших от удара молнии наблюдаются те же патологические изменения, как при поражении электрическим током: жертва теряет сознание, у нее могут появиться судороги, остановиться дыхание или сердцебиение.
• Удары молнии могут представлять опасность для электрооборудования, так как при прямом попадании в провода в линии возникает перенапряжение. Кроме того, для электронных устройств представляет опасность также электромагнитный импульс, создаваемый молнией.

В городах мишенями чаще всего становятся небоскребы и другие высокие сооружения.

• Например, в нью-йоркский небоскреб Эмпайр-стейт-билдинг каждый год попадает от 20 до 25 молний.

• В Останкинскую телебашню молнии попадают до 40 раз в год.

Тенденция

В последние годы исследователи изучают возможность применения лазера в различных сферах, в том числе для обеспечения безопасности планеты.

• В 2019 году ученые из Самарского национального исследовательского университета имени Королева совместно с коллегами из филиала Физического института имени Лебедева РАН и университета Эмори (США) создали экспериментальную лазерную установку, которую в будущем можно будет усовершенствовать и применять для защиты Земли от астероидов.
• В 2020 году японские ученые взялись за создание космического спутника, который сможет при помощи лазера уничтожать дрейфующие на околоземной орбите мелкие обломки от ступеней ракет и другой мусор.

Применять мощный лазер планируется и в других сферах, в том числе в военных целях. 

• В 2022 году Lockheed Martin разработала боевой лазер мощностью 300 киловатт. Его, как ожидается, будет использовать армия США для отработки соответствующих тактик и технологий противодействия воздушным угрозам.
• В том же году в Японии предложили с помощью лазера с ИИ бороться с насекомыми, которые наносят существенный ущерб урожаю. Одна лазерная установка за минуту будет уничтожать до 300 насекомых. Это, по прогнозам ученых, исключит использование вредных химикатов, которые наносят ущерб окружающей среде.

Фото обложки: TRUMPF / Martin Stollberg