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激光与闪电结合:储能、控雨以及天然武器

导读: 亚利桑那大学的学者发现高能的激光可以重新导向电流。闪电一般会沿着最小阻力的地方前进:这也是为什么带有金属结构的高楼会容易引起雷击。

  目前保护建筑免受闪电破坏的最好方法就是:插一根棒棒在建筑物屋顶上,并用导线接到地面。避雷针是大多数高楼会使用的壁垒方法,但目前亚利桑那大学的学者发现,高能激光可以引导闪电。激光可以将闪电引导到地上,或许,也可以引导到储电设备上。

  一次普通的闪电大概带有50亿焦耳的能量,这些能量大概等于145升汽油所包含的能量,也等于250公斤TNT炸药包含的能量:这是非常多的能源,并且只在很短的瞬间产生。也就是说上图的帝国大厦,在一瞬间内承载了几乎一吨TNT爆炸的能量。在美国,即使有避雷针,雷击每年同样会造成大约10亿美金的损失,所以很明显避雷针不能解决所有问题。

  亚利桑那大学的学者发现高能的激光可以重新导向电流。闪电一般会沿着最小阻力的地方前进:这也是为什么带有金属结构的高楼会容易引起雷击。同样的,高能激光也不喜欢空气中的阻碍,但是激光特性决定了他们必须“硬闯”空气,当激光穿过空气时会留下一串高导电性的、极化的等离子体:闪电最喜欢等离子体了!

  学者发现可用激光引导闪电从而储存电能

  a图中,并没有打开激光,放电器放出的电火花智能传播l1这个长度;b图中打开了激光,放电器的电火花传播距离增加了l2。

  但这个发现也存在问题:高能激光传输越远,散射越严重。也就是说,到了激光的末端等离子体的浓度可能不够引导闪电,等离子轨道不够长,闪电就可能开始乱跑,反而会造成危险。为了解决这个问题,学者发明了一个新方法延长高能激光的距离。简单来说,他们将高能的激光包覆在低能量的“保护激光”当中。亚利桑那大学的学者Maik Scheller说:“想象一下两架飞机飞在一起,就好像拿战斗机保护输油机一样,这样散射的程度就会降低。”

  这个技术没有成熟,目前智能保证很短距离的等离子轨道。但是已经有人开始动歪脑筋了:如果用高能激光锁定敌人,并将高能电流导向敌人,那是不是一种远程电击棒呢?确实,可控方向的放电的应用前景很多,包括武器,但笔者还是希望能够现将闪电的电能保存起来,我相信能够节省很多能源。

  用激光控制雷电击向其它方向

  闪电裹挟巨大的电力,超过太阳表面的温度,几乎没有任何警告就击向地面,所到之处寸草不生,不论是树、人还是其它任何东西。闪电击到树还好,击打到建筑或者人就是大事。亚利桑那州大学的科学家正在用激光尝试控制雷电击向其它方向。

  以前曾经有试验用激光射向空中改变天气,在实验室中曾经成功用激光在一定程度上控制闪电。但是这种方法一直以来就有一个很大的问题有待解决:目前激光的功率不足以射到闪电形成的高度。问题在于高密度激光失能速度非常快。实际上,在实验室成功的案例中,激光最多只能走个几英尺。

  研究人员用一种最新科技解决了这个问题。研究人员没有发射单束激光,而是将一束激光与另一束激光捆绑发射向天空,速度非常非常快,只有1万亿分之1秒。第二道激光叫做“激光衣”,不如第一道密集:这道激光的作用是为第一道激光提供能量,在传输过程中强化第一道激光。结果就产生了不会因为长距离传输而衰减的超强激光束。在实验室中,包裹激光外衣的激光束前进了7英尺(2.1米),比没有包裹激光外衣的激光束的传输距离大大增加。

  上图中所示为单束高密度激光在扩散完之前的有限射程。下图显示的是包裹激光衣的高密集激光,传输距离明显增加。

  这种激光衣技术可以用来控制闪电——将激光束射向天空,空气分子被激光等离子化,为闪电制造出一条通往地面的通路。闪电会被引到遥远的无人无建筑区域。

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