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閃電是最危險(xiǎn)和最不可預(yù)測的自然現(xiàn)象之一，全世界每年有6000至24000人因此喪生。此外，閃電還會(huì)導(dǎo)致停電、電力網(wǎng)絡(luò)和電器損壞以及造成數(shù)十億歐元損失的森林火災(zāi)?，F(xiàn)在，在瑞士山區(qū)高處工作的科學(xué)家正在開發(fā)基于激光的技術(shù)，以結(jié)束閃電給人類社會(huì)帶來的威脅。

日前，通快公司與瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)合作的歐盟激光避雷針項(xiàng)目的首批實(shí)驗(yàn)已經(jīng)完成。該項(xiàng)目使用了高重復(fù)太瓦激光器，并將其裝備在阿爾卑斯山脈的森蒂斯峰山頂。森蒂斯峰海拔2500米，是瑞士東北部阿爾卑斯山脈最高的山峰。山峰周圍的極端天氣條件使其成為研究閃電的理想場所。

■瑞士森蒂斯山頂高發(fā)射塔站照片，該站配備了研究雷擊擊中其避雷桿的能力。這座塔平均每年被閃電擊中100次，比瑞士任何其他地方的避雷桿都多，因此是研究閃電最合適的地點(diǎn)之一

研究人員的目標(biāo)是使用激光系統(tǒng)進(jìn)行一系列天氣實(shí)驗(yàn)特別是控制來自暴風(fēng)云的閃電，并將雷擊引導(dǎo)至不會(huì)造成人員和財(cái)產(chǎn)損傷的地方。該項(xiàng)目使用的激光器被稱為“超級(jí)”激光器，這臺(tái)來自通快公司的激光設(shè)備長度超過29.5英尺，重約5噸。設(shè)備運(yùn)行時(shí)，激光束在風(fēng)暴云中形成了一條稱為“激光燈絲”的通道。當(dāng)閃電發(fā)生時(shí)，確保閃電以受控的方式跟隨通道擊中地面。

據(jù)悉，激光器將從避雷桿（超過400英尺高）的尖端發(fā)射激光束，引導(dǎo)閃電并創(chuàng)建一條引導(dǎo)閃電的通道。激光燈絲延伸至塔頂避雷桿之外的天空中。配合山頂已經(jīng)裝配的閃電測量儀器，連同閃電連續(xù)干涉儀和高速攝像機(jī)將提供即時(shí)的閃電診斷。

“激光避雷針是目前同類產(chǎn)品中最強(qiáng)大的激光器之一”，通快的激光工程師Clemens Herkommer說，“通過每秒向云層發(fā)射一千個(gè)激光脈沖，可以安全地釋放閃電?！蓖ǔＧ闆r下，機(jī)場、核電站、摩天大樓和森林最容易受閃電襲擊。僅在美國，每年由于風(fēng)暴和雷擊造成的空中交通中斷以及飛機(jī)和電線受損，就造成了50億美元的經(jīng)濟(jì)損失?！?/p>

項(xiàng)目組專家預(yù)計(jì)，在森蒂斯峰山頂組裝的這臺(tái)激光器，預(yù)計(jì)會(huì)遭受數(shù)百道閃電。僅6-8月的雷暴活動(dòng)高峰期，該地區(qū)就會(huì)受到這一數(shù)量閃電的影響。當(dāng)前，該項(xiàng)目由日內(nèi)瓦大學(xué)研究員讓-皮埃爾·沃爾夫領(lǐng)導(dǎo)。隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，研究團(tuán)隊(duì)希望在今年夏季結(jié)束時(shí)獲得一些初步結(jié)果。

■激光避雷針作為保護(hù)裝置，將有害雷擊轉(zhuǎn)移到位于安全位置的常規(guī)避雷針以保護(hù)敏感場所

引導(dǎo)和觸發(fā)自然雷擊

避雷針被動(dòng)控制廣泛用于固定裝置的外部保護(hù)。然而在多數(shù)情況下，受保護(hù)物體無法支撐笨重的金屬桿，因此需要易于部署的主動(dòng)保護(hù)。此外，傳統(tǒng)避雷針也無法避免由雷擊引起的強(qiáng)電磁場所引發(fā)的各種間接影響，例如過電壓。因此，將雷擊轉(zhuǎn)到另一個(gè)位置是保護(hù)敏感場所（機(jī)場、煉油廠甚至飛機(jī)）的首選解決方案。

由激光燈絲生成高重復(fù)率持續(xù)的低密度空氣通道，將成為接地高大物體與閃電之間的“連接線路”，引導(dǎo)閃電將能量釋放至避雷桿。激光誘導(dǎo)閃電的演示將在瑞士森蒂斯峰閃電研究站點(diǎn)使用高平均功率（1kW）、高脈沖能量激光器（1J）進(jìn)行。