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，并帶來大量經濟損失，但同時，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，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)表在國際學術期刊《自然-光子學》（Nature Photonics）上的一篇研究論文報告稱，在一次野外實驗中，閃電跟著激光“走”了超過50米。

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

這是第一次野外實驗證明激光可以轉移雷電。該實驗在2021年進行。

高速相機記錄到的兩次閃電路徑。

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

瑞士日內瓦大學教授讓-皮埃爾·沃爾夫（Jean-Pierre Wolf）和法國巴黎綜合理工學院研究員奧雷利安·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，現在還需要收集更多的數據來更精確地量化激光在引導和觸發(fā)閃電方面的作用。

奧雷利安表示，2021年，研究人員在兩個月的時間里，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日的一次實驗中，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，成功地轉移了雷電，這一進步，可能會使雷電防護發(fā)生革命性變化。閃電自然現象，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，帶來達數十億美元的損失。

迄今為止，最常見的避雷設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入地表，從而保護建筑物免受雷擊。

但射向天空的激光光柱，可能作為一種虛擬的、可動的“避雷針”，成為一個補充或替代方法。

為了更好地進行實際的應用，奧雷利安認為，還需要改進激光對閃電的觸發(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電性。

奧雷利安向澎湃科技介紹，他的團隊和日內瓦大學的讓·皮埃爾·沃爾夫教授的團隊研究用激光絲控制放電已經有20年了。之前引導自然閃電的所有嘗試都沒有成功。但隨著德國通快集團（TRUMPF）開發(fā)出每秒可發(fā)射1000次激光的新激光系統，他們決定與其他6個合作伙伴啟動這個歐洲項目，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，奧雷利安認為，他們的新激光器峰值功率高，以及每秒能發(fā)射1000次。實驗中另一個重要的不同之處是，他們選擇了一個發(fā)生很多閃電事件的地點——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，山上的實驗條件很困難。安裝實驗設施花了幾個月，激光器被分成小塊，然后在山頂上重新組裝。天文望遠鏡的大支架需要直升機才能運到山上。然后，研究團隊還要與暴風雨進行抗爭，強降雨會落在實驗用的光學器件上。

一臺大型汽車大小的激光器被安裝在一個電信塔附近。在雷暴活動期間，激光器運轉了超過六小時，研究人員觀察到激光轉移了4次上行閃電放電過程。并根據雷電產生的高頻電磁波來定位雷擊位置證實了他們的觀察。

這一最新發(fā)表的論文稱，他們的發(fā)現，拓展了大氣中激光物理學的認識，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