富兰克林之后新避雷针？最新论文：闪电跟着激光“走”了50多米

西班牙比利牛斯山脉上空的闪电。 视觉中国 资料图

闪电造成的雷击每年都致多人死亡，并带来大量经济损失，但同时，它也默默地给大气电离层“充电”。

只是，人类该如何更新避雷技术，以避免更多悲剧，并揭开更多闪电的秘密？

2023年1月17日凌晨，在线发表在国际学术期刊《自然-光子学》（Nature Photonics）上的一篇研究论文报告称，在一次野外实验中，闪电跟着激光“走”了超过50米。

在此之前，人们使用强激光脉冲引导雷击的想法，虽然在实验室环境下得到过研究，甚至申请了专利，并且专利已经过期，但迟迟没能在野外成功进行实验。

这是第一次野外实验证明激光可以转移雷电。该实验在2021年进行。

高速相机记录到的两次闪电路径。

该论文的标题是《激光引导闪电》（Laser-guided lightning）。

瑞士日内瓦大学教授让-皮埃尔·沃尔夫（Jean-Pierre Wolf）和法国巴黎综合理工学院研究员奥雷利安·乌阿尔（Aurélien Houard）为该论文的共同通讯作者。其中，奥雷利安·乌阿尔（Aurélien Houard）还是该论文第一作者。

16日，奥雷利安通过邮件向澎湃科技表示，现在还需要收集更多的数据来更精确地量化激光在引导和触发闪电方面的作用。

奥雷利安表示，2021年，研究人员在两个月的时间里，记录到16次闪电，其中4次是在激光器打开的情况下记录到的。2021年7月24日的一次记录中，天空足够明朗，但仍获得了闪电的图像。从图像中可以清楚地观察到，闪电被激光引导了超过50米。在另外3次激光器打开的观测记录中，通过射频探测器，也可以看到闪电是跟着激光走的。

2021年7月24日的一次实验中，闪电跟着激光“走”了50多米。

奥雷利安表示，他们使用了一种射向天空的高功率激光，成功地转移了雷电，这一进步，可能会使雷电防护发生革命性变化。闪电自然现象，需要定期发生，以中和大气中的电荷。而雷击每年造成4000多人死亡，带来达数十亿美元的损失。

迄今为止，最常见的避雷设施是富兰克林避雷针。这是一种金属杆，将雷电放电安全地导入地表，从而保护建筑物免受雷击。

但射向天空的激光光柱，可能作为一种虚拟的、可动的“避雷针”，成为一个补充或替代方法。

为了更好地进行实际的应用，奥雷利安认为，还需要改进激光对闪电的触发效果。比如，使用更高的脉冲能量或绿激光，来增加激光丝的长度和导电性。

奥雷利安向澎湃科技介绍，他的团队和日内瓦大学的让·皮埃尔·沃尔夫教授的团队研究用激光丝控制放电已经有20年了。之前引导自然闪电的所有尝试都没有成功。但随着德国通快集团（TRUMPF）开发出每秒可发射1000次激光的新激光系统，他们决定与其他6个合作伙伴启动这个欧洲项目，他们的这些合作伙伴专注于雷电物理、激光成丝、激光开发和防雷电等研究领域。

相较于2004年在美国新墨西哥州和2011年在新加坡的尝试，奥雷利安认为，他们的新激光器峰值功率高，以及每秒能发射1000次。实验中另一个重要的不同之处是，他们选择了一个发生很多闪电事件的地点——瑞士东北部的森蒂斯峰。那里有高耸的电信塔。

奥雷利安在邮件中表示，山上的实验条件很困难。安装实验设施花了几个月，激光器被分成小块，然后在山顶上重新组装。天文望远镜的大支架需要直升机才能运到山上。然后，研究团队还要与暴风雨进行抗争，强降雨会落在实验用的光学器件上。

一台大型汽车大小的激光器被安装在一个电信塔附近。在雷暴活动期间，激光器运转了超过六小时，研究人员观察到激光转移了4次上行闪电放电过程。并根据雷电产生的高频电磁波来定位雷击位置证实了他们的观察。

这一最新发表的论文称，他们的发现，拓展了大气中激光物理学的认识，或有助于开发新的避雷策略。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41566-022-01139-z