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激光與閃電結合:儲能、控雨以及天然武器

放大字體  縮小字體 發布日期:2014-10-10     來源:[標簽:出處]     作者:[標簽:作者]     瀏覽次數:120
核心提示:
網訊:目前保護建筑免受閃電破壞的最好方法就是:插一根棒棒在建筑物屋頂上,并用導線接到地面。避雷針是大多數高樓會使用的壁壘方法,但目前亞利桑那大學的學者發現,高能激光可以引導閃電。激光可以將閃電引導到地上,或許,也可以引導到儲電設備上。

  一次普通的閃電大概帶有50億焦耳的能量,這些能量大概等于145升汽油所包含的能量,也等于250公斤TNT炸藥包含的能量:這是非常多的能源,并且只在很短的瞬間產生。也就是說上圖的帝國大廈,在一瞬間內承載了幾乎一噸TNT爆炸的能量。在美國,即使有避雷針,雷擊每年同樣會造成大約10億美金的損失,所以很明顯避雷針不能解決所有問題。

  亞利桑那大學的學者發現高能的激光可以重新導向電流。閃電一般會沿著最小阻力的地方前進:這也是為什么帶有金屬結構的高樓會容易引起雷擊。同樣的,高能激光也不喜歡空氣中的阻礙,但是激光特性決定了他們必須“硬闖”空氣,當激光穿過空氣時會留下一串高導電性的、極化的等離子體:閃電最喜歡等離子體了!

  學者發現可用激光引導閃電從而儲存電能

  a圖中,并沒有打開激光,放電器放出的電火花智能傳播l1這個長度;b圖中打開了激光,放電器的電火花傳播距離增加了l2。

  但這個發現也存在問題:高能激光傳輸越遠,散射越嚴重。也就是說,到了激光的末端等離子體的濃度可能不夠引導閃電,等離子軌道不夠長,閃電就可能開始亂跑,反而會造成危險。為了解決這個問題,學者發明了一個新方法延長高能激光的距離。簡單來說,他們將高能的激光包覆在低能量的“保護激光”當中。亞利桑那大學的學者Maik Scheller說:“想象一下兩架飛機飛在一起,就好像拿戰斗機保護輸油機一樣,這樣散射的程度就會降低。”

  這個技術沒有成熟,目前智能保證很短距離的等離子軌道。但是已經有人開始動歪腦筋了:如果用高能激光鎖定敵人,并將高能電流導向敵人,那是不是一種遠程電擊棒呢?確實,可控方向的放電的應用前景很多,包括武器,但筆者還是希望能夠現將閃電的電能保存起來,我相信能夠節省很多能源。

  用激光控制雷電擊向其它方向

  閃電裹挾巨大的電力,超過太陽表面的溫度,幾乎沒有任何警告就擊向地面,所到之處寸草不生,不論是樹、人還是其它任何東西。閃電擊到樹還好,擊打到建筑或者人就是大事。亞利桑那州大學的科學家正在用激光嘗試控制雷電擊向其它方向。

  以前曾經有試驗用激光射向空中改變天氣,在實驗室中曾經成功用激光在一定程度上控制閃電。但是這種方法一直以來就有一個很大的問題有待解決:目前激光的功率不足以射到閃電形成的高度。問題在于高密度激光失能速度非常快。實際上,在實驗室成功的案例中,激光最多只能走個幾英尺。

  研究人員用一種最新科技解決了這個問題。研究人員沒有發射單束激光,而是將一束激光與另一束激光捆綁發射向天空,速度非常非常快,只有1萬億分之1秒。第二道激光叫做“激光衣”,不如第一道密集:這道激光的作用是為第一道激光提供能量,在傳輸過程中強化第一道激光。結果就產生了不會因為長距離傳輸而衰減的超強激光束。在實驗室中,包裹激光外衣的激光束前進了7英尺(2.1米),比沒有包裹激光外衣的激光束的傳輸距離大大增加。

  上圖中所示為單束高密度激光在擴散完之前的有限射程。下圖顯示的是包裹激光衣的高密集激光,傳輸距離明顯增加。

  這種激光衣技術可以用來控制閃電——將激光束射向天空,空氣分子被激光等離子化,為閃電制造出一條通往地面的通路。閃電會被引到遙遠的無人無建筑區域。

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