科学者が初めてレーザー光線で稲妻を誘導

Jun 29, 2023

避雷針は何世紀にもわたって落雷を誘導するために使用されてきましたが、今回科学者たちは、単なる金属の棒よりももう少し進歩したものを実証しました。 高出力レーザーを空に向けて照射すると稲妻がそらされることが示されており、これが危険な攻撃から広範囲を守るレーザー避雷針につながる可能性がある。

雷は最もエネルギーの高い自然現象の 1 つで、数百万ボルトもの電圧を一瞬のうちに放出します。 もちろん、それは破壊的であり、建物に損害を与え、停電し、火災を引き起こし、負傷者や死亡者を引き起こす可能性があります。

何世紀にもわたって、落雷に対する私たちの最善の防御策は避雷針でした。避雷針は、電気を引き寄せて安全に地面に導く、高層ビルに取り付けられた単純な金属の棒です。 しかし、その範囲は限られており、10 メートル (33 フィート) の避雷針が保護できるのは周囲わずか 10 メートルのエリアです。 空港や風力発電所などの大きな建物を保護するには、実現不可能なほど大きな避雷針が必要になります。

今回、ヨーロッパの研究者が、より効果的な新しいシステムを実証しました。 レーザー避雷針 (LLR) は、その名前が示すように、嵐の間に雲にレーザーを照射して、電気が流れるための最も抵抗の少ない経路を構築します。 そして、避雷針よりもはるかに遠くまで伸びることができます。

「非常に高出力のレーザーパルスが大気中に放射されると、ビーム内に非常に強い光のフィラメントが形成されます」と、この研究の最後の著者であるジャン・ピエール・ウルフ氏は述べた。 「これらのフィラメントは空気中に存在する窒素と酸素の分子をイオン化し、自由電子を放出して移動します。このイオン化された空気は『プラズマ』と呼ばれ、導電体になります。」

この概念を実証するために、科学者らは平均出力が 1 kW で、1 秒あたり約 1,000 回パルスし、1 パルスあたり 1 ジュールのエネルギーを放出する新しいレーザー システムを開発しました。 この施設は、スイスアルプスのセンティス山頂、毎年約 100 件の落雷が発生する塔の近くに設置されました。

2021年6月から9月にかけて、チームは地域を襲った嵐の中でシステムをテストした。 タワーの通常の避雷針に雷が到達する前に、レーザーをタワーの頂上付近の空に照射して、雷をビームに誘導しようとしました。 その夏、レーザーがオンになっている間に 4 回の落雷がタワーを襲い、案の定、ボルトが曲がりました。

「最初のレーザー落雷イベントから、放電はタワーに到達する前にほぼ 60 m (197 フィート) ビームを追跡する可能性があり、したがって保護面の半径が 120 m から 180 m (394 ～ 590 フィート) に増加する可能性があることがわかりました。 ）」とウルフは言いました。

レーザーを避雷針として使用するというアイデアは長い間存在しており、実験室の実験では有望性が示されてきましたが、現実の世界で実証されたのはこれが初めてだと研究チームは述べています。 他の科学者は、グラフェン トラクター ビームを使用すればさらに優れた仕事ができると提案していますが、それにはより複雑なセットアップが必要になります。

LLRプロジェクトの最終的な目標は、レーザーを使用して10メートルの避雷針の影響を500メートル（1,640フィート）まで拡大することである、とチームは述べている。

この研究は Nature Photonics 誌に掲載されました。 チームは以下のビデオでその作業について説明しています。

出典: UNIGE