Ein Team von Wissenschaftlern hat gezeigt, dass ein leistungsstarker Laser, der auf den Himmel gerichtet ist, einen „virtuellen Blitzableiter“ erzeugen und Blitzeinschläge ablenken kann. Das in der Fachzeitschrift Nature Photonics beschriebene Experiment öffnet die Tür zu verbesserten Methoden zum Schutz kritischer Infrastrukturen wie Kraftwerke, Flughäfen und Startrampen. Die bisher gebräuchlichste Blitzschutzvorrichtung ist der Franklin-Blitzableiter, ein elektrisch leitender Metallmast, der Blitzeinschläge abfängt und sicher zur Erde leitet.
Blitzeinschläge können jedoch mitunter zu erheblichen Schäden und Verlusten führen, so dass es wichtig ist, neben dem traditionellen Franklin-Instrument bessere Schutzmethoden zu entwickeln. Ein auf den Himmel gerichteter Laserstrahl, der als mobiler virtueller Mast fungiert, könnte eine Alternative sein. „Hier zeigen wir zum ersten Mal, dass laserinduzierte Filamente – die durch kurze, intensive Laserpulse am Himmel gebildet werden – Blitzentladungen über beträchtliche Entfernungen leiten können“, fassen die Forscher in ihrem Papier zusammen.
„Wir glauben, dass dieser experimentelle Durchbruch zu Fortschritten im Blitzschutz und in der Blitzphysik führen wird“, fügen sie hinzu.
Die Idee, intensive Laserpulse zur Lenkung von Blitzentladungen zu verwenden, wurde bereits unter Laborbedingungen erforscht, aber es gab keine Ergebnisse aus der Praxis, die die Lenkung von Laserblitzen experimentell nachgewiesen hätten. Um dies zu erreichen, führten Aurélien Houard und seine Kollegen von der Ingenieurschule Ensta in Paris im Sommer 2021 auf dem Säntis im Nordosten der Schweiz Experimente durch, um zu untersuchen, ob ein Laser einen Blitzschlag lenken kann.
Die Versuchskampagne auf dem Säntis wurde mit einem Terawatt-Laser mit hoher Repetitionsrate durchgeführt; das groß Gerät, das bis zu tausend Laserpulse pro Sekunde abfeuert, wurde in der Nähe eines Fernmeldeturms installiert, der etwa 100 Mal pro Jahr vom Blitz getroffen wird. Während eines mehr als sechsstündigen Betriebs inmitten eines Gewitters beobachteten die Autoren, dass der Laser den Verlauf von vier Blitzeinschlägen nach oben ablenkte. Einer der Blitze wurde direkt von zwei Hochgeschwindigkeitskameras aufgezeichnet und folgte den Forschern zufolge dem Weg des Lasers mehr als 50 Meter weit.
Obwohl dieses Forschungsgebiet seit mehr als 20 Jahren sehr aktiv ist, ist dies das erste praktische Ergebnis, das die Existenz von lasergesteuerten Strahlen experimentell nachweist, so die Forscher. Diese Arbeit ebnet den Weg für neue atmosphärische Anwendungen von Ultrakurzzeitlasern und stellt einen wichtigen Schritt in der Entwicklung eines laserbasierten Blitzschutzes für Flughäfen, Startrampen oder große Infrastrukturen dar, so die Forscher.
Quelle: Agenturen
