О лазерах и молниях: помешать Тору с помощью технологий

Большинство из нас не тратят много времени на размышления о молнии. Время от времени мы слышим какие-нибудь чудесные новости о человеке, который только что пережил четвертый удар молнии, но кроме этой молнии, вероятно, не играет такой большой роли в вашей повседневной жизни. Если, конечно, вы не работаете в аэрокосмической отрасли, радио или в удивительно длинном списке других отраслей, которым приходится сталкиваться с его разрушительными последствиями.

Люди пытались защитить вещи от молнии с середины 1700-х годов, когда Бен Франклин провел свой легендарный эксперимент с воздушным змеем. Он создал первый громоотвод — железный столб с латунным наконечником. Он предположил, что проводник вытащит заряд из грозовых облаков, и оказался прав. С тех пор в области проектирования громоотводов не произошло никакого прогресса. По сути, они по-прежнему представляют собой металлические стержни, которые притягивают удары молний и безопасно направляют энергию в землю. Точно так же, как Бен Франклин впервые сделал это в 1700-х годах, они до сих пор устанавливаются на зданиях для защиты от молний и отлично справляются с этой задачей. Хотя это отлично подходит для большинства построек, таких как, например, ваш дом, в определенных ситуациях высокий металлический столб просто не сможет его разрезать.

Иногда вещь, которую вы пытаетесь защитить, — это высокий металлический столб. Радиовышки являются отличными громоотводами, и трудно гарантировать, что облака предпочтут разрядить свои накопившиеся электроны на ближайшем полюсе, а не на самой вышке. Тип молниезащиты, используемой на вышке или антенне, зависит от применения — многие операторы радиолюбителей используют молниеотводы для защиты своего оборудования. Это небольшие коробки, которые служат проходом для фидерной линии антенны. Они напрямую заземлены, и в случае попадания молнии в антенну они предназначены для обеспечения быстрого пути к земле для всего этого дополнительного заряда.

У многих из нас также есть вторичные системы — например, автоматическое отключение антенны — на случай, если какая-то избыточная энергия «утечет» через разрядник. Все это предназначено для защиты дорогостоящего оборудования в хижине, а не самой антенны, которую вам, вероятно, придется заменить после прямого удара молнии. Что, если мы хотим вообще предотвратить удары молний?

Что ж, обычные громоотводы действительно помогают. Правильно установленная система молниезащиты (LPS) может снизить вероятность поражения антенны или башни, предоставляя множество привлекательных целей, в которые молния может безопасно поразить. Ученые даже пытались найти способы сделать эти альтернативные цели более привлекательными.

Еще в начале 1900-х годов считалось, что если нанести немного радиоактивного материала на верхушку стержня, это поможет привлечь молнию. Идея заключалась в том, что радиоактивный материал частично ионизирует окружающий воздух, делая это место еще более привлекательным. Некоторые страны переняли их использование в 1970-х годах и вскоре обнаружили, что на практике это работает не так хорошо, как диктует теория. Значительного улучшения по сравнению с обычным вариантом не произошло, особенно если учесть очевидные осложнения для здоровья и безопасности, которые могут вызвать случайные радиоактивные источники. К 1990 году многие страны запретили их продажу, и с тех пор они были прекращены.

Радиоактивны они или нет, системы молниезащиты могут оказаться громоздкими. Взять, к примеру, аэродром. Если мы хотим защитить самолеты во время взлета и посадки, нам придется покрыть громоотводами и линиями заземления огромную территорию… огромную территорию, которая по понятным причинам становится непроходимой для самолетов.

Недавно опубликованная статья, возможно, сможет предложить альтернативу. В нем подробно описан проект Laser Lightning Rod (LLR), целью которого, как следует из названия, является создание громоотводов из столбов света. По сути, чрезвычайно мощный лазер направлен в небо, пересекая по пути обычный громоотвод. Луч ионизирует воздух в своем объеме, создавая своего рода «провод», который направляет удары молнии в громоотвод. Команда LLR предложила систему для защиты зданий, ракет и аэропортов и даже предположила, что серию лазеров можно использовать вокруг аэропорта для защиты большой территории (и лазеры, конечно, можно выборочно отключать). когда приближается самолет). Рассматриваемый лазер представляет собой сложную систему, созданную импульсами излучателя, созданного корпорацией TRUMPF. Луч усиливается примерно до 800 Вт, пульсируя с частотой 1 кГц, причем каждый импульс длится около 1 пс. Абсолютная максимальная мощность системы не указана, но Жан-Пьер Вольф, руководитель группы, сказал CNN, что «одиночный импульс на пиковой мощности равен импульсу, производимому всеми атомными электростанциями в мире», что звучит как возможно, это небольшое преувеличение, но точную цифру в газете я найти не смог.