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技術(shù)前沿

史上首次!科學(xué)家用強(qiáng)激光成功引導(dǎo)閃電,操控雷電將成現(xiàn)實(shí)?!

激光制造網(wǎng) 來(lái)源:山西晚報(bào)2023-10-09 我要評(píng)論(0 )   

最近,瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)的科學(xué)家們公布了一項(xiàng)新成果:他們用強(qiáng)大的激光束,彎曲了閃電讓它偏轉(zhuǎn),并遵照研究人員的預(yù)想,成功擊中了一座高塔,成為科學(xué)史上從未有過(guò)的奇觀...

最近,瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)的科學(xué)家們公布了一項(xiàng)新成果:

他們用強(qiáng)大的激光束,彎曲了閃電讓它偏轉(zhuǎn),并遵照研究人員的預(yù)想,成功擊中了一座高塔,成為科學(xué)史上從未有過(guò)的奇觀!

(激光引導(dǎo)閃電落下)

人類(lèi)數(shù)百年來(lái)夢(mèng)想掌控閃電,如今終于邁出了可喜的第一步…

說(shuō)起來(lái),閃電大概是最難馴服的自然力之一了。

它能輕易殺死人和牲畜,全世界每年有6000~24000人死于閃電。

能引發(fā)森林大火…

(美國(guó)加州引發(fā)山火的閃電)

閃電還經(jīng)常毀壞工廠設(shè)施,全世界每年因此造成的損失高達(dá)數(shù)十億美元…

(閃電擊中煉油廠)

馴服閃電,消除它們的破壞力,甚至進(jìn)一步將它們變害為寶,一直是古往今來(lái)無(wú)數(shù)科學(xué)家的夢(mèng)想。

20世紀(jì)初,鬼才科學(xué)家尼古拉·特斯拉就曾花費(fèi)大量精力研究閃電,甚至一度設(shè)計(jì)出了相應(yīng)的裝置,最終卻不了了之。

到了上世紀(jì)70年代,瑞士和法國(guó)的科學(xué)家又提出了新的設(shè)想:

用激光作為避雷針,引導(dǎo)閃電擊打預(yù)定位置。

其中的原理并不復(fù)雜:

用一束激光射向云層,只要激光的能量足夠強(qiáng)大,就能加熱周?chē)旅艿目諝?,觸發(fā)分子釋放電荷。

這樣一來(lái),就好比用激光束造出了一條充滿電子的通道。

由于閃電會(huì)自己尋找云層和地面之間最易傳導(dǎo)的路線,而激光束造出的電子通道又能強(qiáng)烈吸引閃電。

換句話說(shuō),只要激光束的能量足夠大,就有可能造出一條讓閃電順著激光束的打下來(lái)的通道。

(讓閃電順著激光束打下來(lái)的示意圖)

不過(guò),當(dāng)年的問(wèn)題在于,激光束的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,造出來(lái)的通道持續(xù)時(shí)間太短,且激光束容易閃爍,造出的電子通道不足以吸引閃電過(guò)來(lái)。

也因此,用激光讓閃電偏轉(zhuǎn)這種事,當(dāng)時(shí)只能在實(shí)驗(yàn)室里模擬,壓根不能到現(xiàn)實(shí)里復(fù)現(xiàn)。

如今幾十年過(guò)去,激光技術(shù)也有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。

一直惦記掌控閃電的瑞士科學(xué)家們,決定重啟這個(gè)實(shí)驗(yàn)。

瑞士日內(nèi)瓦大學(xué),洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院、法國(guó)理工學(xué)院和德國(guó)的TRUMPF科學(xué)激光公司進(jìn)行合作。

他們先是開(kāi)發(fā)出了一種能夠每秒發(fā)射1000次的高功率脈沖,比以前脈沖快100倍的激光,這意味著捕捉到閃電的幾率大大增加。

為了這一次實(shí)驗(yàn),科學(xué)家們將這臺(tái)3噸重的設(shè)備安放到了2400多米的桑蒂斯山的山頂。

這個(gè)地方平均每年會(huì)被閃電擊中100多次,是絕佳的實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)。

設(shè)備有一個(gè)大功率的激光發(fā)射裝置和一座供閃電落下的高塔組成。

2021年7月的一天,在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的等待,在一個(gè)烏云密布,閃電頻發(fā)的時(shí)間點(diǎn),激光設(shè)備打出一束高強(qiáng)度的激光,造出了一條吸引閃電的通道。

這一次,原本在遠(yuǎn)處的閃電被激光通道成功吸引,順著激光造出的通道打下來(lái),擊中了旁邊的高塔。

這是科學(xué)史上首次用激光讓自然界的閃電彎曲,按照人類(lèi)的預(yù)想落下。

(高速攝像機(jī)拍下的閃電彎曲的一瞬間)

之后,研究人員們又對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,將這一成果寫(xiě)成論文,發(fā)表在了《自然》雜志上。

(論文截圖)

而隨著這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)被成功論證,一種全新的避雷針系統(tǒng)——激光避雷針成了未來(lái)的可能。

(激光避雷針CG圖)

要知道,如今全世界大范圍使用的避雷針,依然是二百多年前富蘭克林發(fā)明的金屬避雷針。

(金屬避雷針)

比起等閃電來(lái)襲的傳統(tǒng)避雷針,能把閃電準(zhǔn)確引過(guò)來(lái)的激光避雷針顯然功能更為強(qiáng)大,效果也更為顯著。

一些媒體還列舉了激光避雷針能使用到的地方。

機(jī)場(chǎng)

(CG動(dòng)畫(huà)演示)

火箭發(fā)射中心…

(CG動(dòng)畫(huà)演示)

核設(shè)施…

(CG動(dòng)畫(huà)演示)

科學(xué)家們下一步會(huì)研發(fā)能夠輻射到更高天空的激光器,等到技術(shù)足夠成熟,機(jī)場(chǎng)等大型場(chǎng)地也能更有效的避雷。

或許在未來(lái),控制和存儲(chǔ)閃電都不再是難題的時(shí)候,又多了一種取之不盡的清潔能源。

來(lái)源:英國(guó)那些事


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