飞秒级激光制造强大脉冲 控制闪电击中目标

2012-04-05   独孤求财

飞秒级激光制造强大脉冲 控制闪电击中目标

2012年04月03日07:36腾讯科技[微博]我要评论(28)
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[导读]科学家使用激光创建强大脉冲,控制闪电击中目标前的行为。

腾讯科技讯(Everett/编译)据国外媒体报道,法国国立高等先进科技学校的科学家首次将激光技术用于触发并控制闪电的转移,这虽然不是“宙斯”神的秘密武器,但至少这项技术已不完全属于神话中的情节。在上个世纪九十年代,研究人员设想了一种神奇的“虚拟避雷针”,使用激光在大气中形成一个低阻通道,当时这项研究取得了一定的进展。激光可以在数飞秒(femtosecond)内产生兆瓦特数量级的能量,一飞秒相当于千万亿分之一秒。

飞秒级激光制造强大脉冲 控制闪电击中目标

人工控制闪电或已不再是神话

由于功率强大的激光在极短时间内可产生超乎常人想象的强烈脉冲,足以撕裂空气分子中的电子,并沿着激光束形成的通道将空气电离,形成高强度的区域,该区域在超快激光科学领域被称为光丝。在激光穿过空气后,光丝能保持空气电离态通道的存在,而对该技术的研究在过去还无法触发或者直接形成闪电。

在2008年,位于法国巴黎的国立高等先进科技学校(ENSTA ParisTech)应用光学实验室科学家安德烈·麦西罗维奇(André Mysyrowicz)带领的研究小组使用一台拖车大小的激光发射装置在新墨西哥州进行了云层试验,结果发现激光诱导空气形成的等离子通道光丝区域在暴风雨云层中可增强电子的活跃能力,但是不会触发闪电。目前,该研究小组的科学家已经通过使用紧凑型激光在防止闪电技术的实用化领域取得了两个里程碑式的成果。

在位于法国图卢兹的军事实验室中,他们创建了一束高压闪电,并计划将闪电诱导至距其2.5米的两个实验目标。在关闭激光时,这束强大的人工闪电击中了距离放电源更近的实验目标,但随着高压放电源的再次打开,电离通道中的光丝区域能击中更远的实验目标,这就意味着由激光诱导的高压放电直接形成了击中目标的闪电。然而,在第二次实验中,麦西罗维奇领导的研究小组计划将激光束穿过一个跨度达五十米的实验设施,在五至二十厘米的通道上设置了一个由闪电产生的电极和一个带相反电荷的电极。

通常情况下,闪电的行为路径由一个电极指向另一个电极,但是对于激光诱导的闪电情况而不同。当激光发射装置打开时,闪电却跳转至激光光丝,并尾随着光丝运动,这一切都发生在闪电穿过下一个电极时。对此,据位于瑞士的日内瓦大学研究人员杰罗姆·卡斯帕里安(Jér?me Kasparian)介绍:这项技术的意义在于我们能在人工闪电没有击中实验电极前控制闪电的行为,这似乎如同真实世界中所发生的情况一样。

在能产生闪电的云层中,实际上并没有类似人工设置的电极,往往这些电极会距离闪电产生位置较远,即被闪电潜在击中的目标位置很远,如果我们能进一步控制闪电在击中目标前的行为,就能避免雷击事件。麦西罗维奇的研究小组正在使用激光进行更多的田间试验,卡斯帕里安认为:该技术的成功将需要一个功率更强大的激光,其所产生的脉冲束可诱导划过天空的闪电。

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