西班牙比利牛斯山脈上空的閃電。 視覺中國 資料圖

閃電造成的雷擊每年都致多人死亡，并帶來大量經(jīng)濟(jì)損失，但同時(shí)，它也默默地給大氣電離層“充電”。

只是，人類該如何更新避雷技術(shù)，以避免更多悲劇，并揭開更多閃電的秘密？

2023年1月17日凌晨，在線發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然-光子學(xué)》（Nature Photonics）上的一篇研究論文報(bào)告稱，在一次野外實(shí)驗(yàn)中，閃電跟著激光“走”了超過50米。

在此之前，人們使用強(qiáng)激光脈沖引導(dǎo)雷擊的想法，雖然在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下得到過研究，甚至申請了專利，并且專利已經(jīng)過期，但遲遲沒能在野外成功進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

這是第一次野外實(shí)驗(yàn)證明激光可以轉(zhuǎn)移雷電。該實(shí)驗(yàn)在2021年進(jìn)行。

高速相機(jī)記錄到的兩次閃電路徑。

該論文的標(biāo)題是《激光引導(dǎo)閃電》（Laser-guided lightning）。

瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)教授讓-皮埃爾·沃爾夫（Jean-Pierre Wolf）和法國巴黎綜合理工學(xué)院研究員奧雷利安·烏阿爾（Aurélien Houard）為該論文的共同通訊作者。其中，奧雷利安·烏阿爾（Aurélien Houard）還是該論文第一作者。

16日，奧雷利安通過郵件向澎湃科技表示，現(xiàn)在還需要收集更多的數(shù)據(jù)來更精確地量化激光在引導(dǎo)和觸發(fā)閃電方面的作用。

奧雷利安表示，2021年，研究人員在兩個(gè)月的時(shí)間里，記錄到16次閃電，其中4次是在激光器打開的情況下記錄到的。2021年7月24日的一次記錄中，天空足夠明朗，但仍獲得了閃電的圖像。從圖像中可以清楚地觀察到，閃電被激光引導(dǎo)了超過50米。在另外3次激光器打開的觀測記錄中，通過射頻探測器，也可以看到閃電是跟著激光走的。

2021年7月24日的一次實(shí)驗(yàn)中，閃電跟著激光“走”了50多米。

奧雷利安表示，他們使用了一種射向天空的高功率激光，成功地轉(zhuǎn)移了雷電，這一進(jìn)步，可能會(huì)使雷電防護(hù)發(fā)生革命性變化。閃電自然現(xiàn)象，需要定期發(fā)生，以中和大氣中的電荷。而雷擊每年造成4000多人死亡，帶來達(dá)數(shù)十億美元的損失。

迄今為止，最常見的避雷設(shè)施是富蘭克林避雷針。這是一種金屬桿，將雷電放電安全地導(dǎo)入地表，從而保護(hù)建筑物免受雷擊。

但射向天空的激光光柱，可能作為一種虛擬的、可動(dòng)的“避雷針”，成為一個(gè)補(bǔ)充或替代方法。

為了更好地進(jìn)行實(shí)際的應(yīng)用，奧雷利安認(rèn)為，還需要改進(jìn)激光對閃電的觸發(fā)效果。比如，使用更高的脈沖能量或綠激光，來增加激光絲的長度和導(dǎo)電性。

奧雷利安向澎湃科技介紹，他的團(tuán)隊(duì)和日內(nèi)瓦大學(xué)的讓·皮埃爾·沃爾夫教授的團(tuán)隊(duì)研究用激光絲控制放電已經(jīng)有20年了。之前引導(dǎo)自然閃電的所有嘗試都沒有成功。但隨著德國通快集團(tuán)（TRUMPF）開發(fā)出每秒可發(fā)射1000次激光的新激光系統(tǒng)，他們決定與其他6個(gè)合作伙伴啟動(dòng)這個(gè)歐洲項(xiàng)目，他們的這些合作伙伴專注于雷電物理、激光成絲、激光開發(fā)和防雷電等研究領(lǐng)域。

相較于2004年在美國新墨西哥州和2011年在新加坡的嘗試，奧雷利安認(rèn)為，他們的新激光器峰值功率高，以及每秒能發(fā)射1000次。實(shí)驗(yàn)中另一個(gè)重要的不同之處是，他們選擇了一個(gè)發(fā)生很多閃電事件的地點(diǎn)——瑞士東北部的森蒂斯峰。那里有高聳的電信塔。

奧雷利安在郵件中表示，山上的實(shí)驗(yàn)條件很困難。安裝實(shí)驗(yàn)設(shè)施花了幾個(gè)月，激光器被分成小塊，然后在山頂上重新組裝。天文望遠(yuǎn)鏡的大支架需要直升機(jī)才能運(yùn)到山上。然后，研究團(tuán)隊(duì)還要與暴風(fēng)雨進(jìn)行抗?fàn)帲瑥?qiáng)降雨會(huì)落在實(shí)驗(yàn)用的光學(xué)器件上。

一臺(tái)大型汽車大小的激光器被安裝在一個(gè)電信塔附近。在雷暴活動(dòng)期間，激光器運(yùn)轉(zhuǎn)了超過六小時(shí)，研究人員觀察到激光轉(zhuǎn)移了4次上行閃電放電過程。并根據(jù)雷電產(chǎn)生的高頻電磁波來定位雷擊位置證實(shí)了他們的觀察。

這一最新發(fā)表的論文稱，他們的發(fā)現(xiàn)，拓展了大氣中激光物理學(xué)的認(rèn)識，或有助于開發(fā)新的避雷策略。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41566-022-01139-z