近日，《自然光子学》（Nature Photonics）杂志发表一篇题为《激光制导闪电》（Laser-guided lightning）的论文，报道了在瑞士东北部的Säntis山使用千赫的重复率激光拦截闪电的研究成果。提出激光改变雷电方向（转移闪电）的可能性。这项历经20多年的研究表明，激光束可望用作保护基础设施的“避雷针”。是否有用，尚待时间证明。点击左下阅读原文

位于瑞士东北部Säntis山上124米高电信塔

传统金属接闪器（避雷针）通常用于消散电荷。但避雷针大小有限，意味着它们保护的区域也有限。

物理学家一直想知道激光能否对建筑设施增强保护，因为它可以比物理结构射向更高的天空，而且可以指向任何方向。

由25名研究人员组成的团队参与了激光避雷针项目，他们在瑞士阿尔卑斯山用一个斥资200万美元特别制造的高功率激光器做了试验。研究者将激光器放置在经常被闪电击中的Sä ntis山124米高电信塔旁边。

2021年7月24日激光试验记录。

就像金属线一样，足够强的激光束能给闪电创造一个传导路径。物理学家认为这是通过改变空气的性质实现的——光束会聚焦成一条细而强烈的“灯丝”。这会迅速加热空气，降低其密度，为闪电创造有利的路径。就像用激光在空气中钻一个洞。

Sä ntis山的试验不是为了将闪电从塔上引开，而是为了证明激光可以引导闪电绕过建筑物的避雷针。在未来的应用中，类似光束将引导雷电远离敏感设施，对准远处的避雷针。

经过10周观察，研究团队发现激光在6小时的雷暴中引导了4次闪电事件。一台高速摄像机清晰显示，激光束的攻击路线是沿着激光束形成的直线而非分支路径。

激光在没有引导闪电攻击的情况下仍活跃了数小时，表明尽管激光转移了闪电，但并没有让雷云放电，而后者是一个更好的保护策略。

此前的研究之所以失败，是因为使用的激光每秒只发射几次脉冲。近期该团队使用每秒发射1000次高能脉冲的专业激光器，增加了拦截闪电的机会。这项工作为超短激光在大气中的新应用铺平了道路，并代表了在机场、发射台或大型基础设施的激光防雷发展中向前迈出的重要一步。

2021年夏天，团队利用Yb:YAG激光器以1030 nm的波长和1 kHz的重复率发射皮秒持续时间和500 mJ能量的脉冲，在瑞士东北部的Sä ntis山124米高的电信塔（这座塔每年大约被闪电击中100次）附近进行了一次实验活动。两个独立的高速摄像机记录了50米以上的向上负闪电先导的引导。在另外三个例子中，通过甚高频干涉测量证实了激光丝对负闪电先导的引导，并且在引导闪电事件中探测到的X射线爆发的数量大大增加。

来源:科普中国