Увеличение времени жизни плазменных каналов позволит использовать лазеры в качестве эффективных громоотводов - «Наука и технологии»

Обычные громоотводы, представляющие собой заземленные металлические штыри, являются технологией, которая не претерпевала коренных изменений с момента ее первого появления. Поэтому некоторые из ученых занимаются поисками более современных технологий, которые могут обеспечить более эффективную защиту важных объектов от разрядов статического атмосферного электричества. И некоторых успехов в этом деле удалось добиться исследователям из Еврейского университета в Иерусалиме, которые в качестве громоотвода используют плазменный канал, индуцированный импульсом лазерного света. Такая технология работает гораздо эффективней существующих методов, а высота, на которую поднимаются плазменные каналы, достаточно велика для того, чтобы обеспечить надежную защиту любого объекта.

Когда луч мощного лазера "стреляет" в небо, он ионизирует молекулы газов, из которых состоит воздух. И, после того, как лазер отключается в воздухе остается "след" из ионизированных частиц, который называют плазменным каналом. Эти плазменные каналы обладают высокой электрической проводимостью, мало чем отличаясь от заземленного металлического стержня.

Группе ученых, возглавляемой Дженья Пэпиром (Jenya Papeer), удалось добиться образования плазменных каналов в атмосфере, толщина которых равняется 100 микронам. Это было сделано при помощи импульса лазерного света, длительностью в 100 фемтосекунд. К сожалению, такой канал существует крайне недолго, спустя три микросекунды плазма остывает и канал рассеивается в окружающем воздухе.

Но, проведя ряд экспериментов, в которых использовался второй лазер, ученые нашли путь увеличить время существования плазменного канала в десять раз. И ключом к этому стал второй импульс лазерного света, который следовал спустя 10 наносекунд после первого. Энергия этого более широкого луча лазерного света поддерживала плазму в горячем и токопроводящем состоянии дополнительное время, а ученые рассчитывают, что более точный подбор параметров обоих импульсов лазерного света позволит увеличить время существования плазменного канала еще больше.

Из-за относительно небольшой мощности используемого в экспериментах лазера, длина первых индуцированных плазменных каналов была невелика и составляла около одного метра. Эта проблема была решена за счет использования сложной фокусирующей системы, которая позволила создать цепочку из метровых каналов. И это сразу же позволило индуцировать эффективный плазменный канал длиной три метра.

А дальнейшее улучшение работы системы синхронизации и применение лазеров большей мощности позволит произвести любое количество связанных метровых плазменных каналов, создавая молниеотвод любой длины, который может подбираться прямо к границе грозовых облаков. Это, в свою очередь, позволит разряжать облака еще до того момента, когда в них накопится огромный электрический потенциал, достаточный для пробоя толстого слоя воздуха между облаками и поверхностью земли.