Laser am Säntis kann Blitze abwehren
Mit einem in den Himmel gerichteten Superlaser können Blitze abgewehrt werden. Das zeigt eine neue Studie im Fachblatt „Nature Photonics“. Getestet wurde der Laser auf dem Gipfel des Säntis.
Online seit heute, 12.29 Uhr
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Laser am Säntis kann Blitze abwehren
Mit einem in den Himmel gerichteten Superlaser können Blitze abgewehrt werden. Das zeigt eine neue Studie im Fachblatt „Nature Photonics“. Getestet wurde der Laser auf dem Gipfel des Säntis.
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Der Säntis ist einer der beliebtesten Ausflugsberge im Bodenseeraum. Nur rund 20 Kilometer von Feldkirch entfernt bietet sich auf 2.502 Metern Seehöhe bei klarem Himmel ein sechs Länder umfassendes Panorama. Bei Gewitter hingegen ist der 120 Meter hohe Telekommunikationsturm auf dem Gipfel ein regelrechter Blitz-Magnet – ideal für die Experimente, die im Sommer 2021 begannen.
Der Laserstrahl ist so stark, dass er die Luftmoleküle ionisiert. „Diese ionisierte Luft, Plasma genannt, wird zu einem elektrischen Leiter“, erklärt Physikprofessor Jean-Pierre Wolf. Der Blitz wird so direkt von der Gewitterwolke aus abgeleitet.
Drei Tonnen schwerer Laser
Der drei Tonnen schwere „Laser Lightning Rod“ (LLR) wurde dafür mit dem Helikopter auf den Säntis gebracht. Er ist acht Meter lang und eineinhalb Meter breit. Installiert wurde der LLR in der Nähe des Fernmeldeturms, der von bis zu 400 Blitzen im Jahr getroffen wird. Der Luftraum um den Säntis musste während des Experiments gesperrt werden. Es dauerte fast ein Jahr, um die riesige Menge an gesammelten Daten zu analysieren, heißt es in einer Mitteilung der Universität Genf. Diese Analyse konnte nun zeigen, dass der Laser Blitze effektiv lenken kann. „Beim ersten Blitzeinschlag, bei dem der Laser zum Einsatz kam, konnten wir feststellen, dass die Entladung dem Strahl fast 60 Meter folgen konnte“, sagte der Leiter der internationalen Forschungsgruppe, Jean-Pierre Wolf von der Universität Genf.
Fotostrecke mit 6 Bildern
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TRUMPF Scientific
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Auch bei schwierigen Wetterbedingungen
Die Datenanalyse zeigt auch, dass der LLR im Gegensatz zu anderen Lasern auch bei schwierigen Wetterbedingungen wie Nebel funktioniert, da er die Wolken buchstäblich durchdringt. Dieses Ergebnis wurde bisher nur im Labor beobachtet.
Außerdem sei der Energieverbrauch des Geräts „vernünftig“, sagte Wolf. Er brauche ungefähr so viel Energie wie ein Elektroherd. Da es sich um sehr kurze Laserblitze handelt, könne man mit wenig Energie sehr hohe Spitzenleistungen erreichen.
Hochgeschwindigkeitskameras zeichneten auf
Der Säntis-Turm ist mit Sensoren ausgestattet, die den Blitzstrom, elektromagnetische Felder in verschiedenen Entfernungen, Röntgenstrahlen und Strahlungsquellen der Blitzentladungen aufzeichnen. Die Forscher installierten weitere Messgeräte und zwei Hochgeschwindigkeitskameras, die Blitzeinschläge mit bis zu 24.000 Bildern pro Sekunde aufzeichneten.
Diese Kameras waren 1,4 und fünf Kilometer von der Turmspitze entfernt und lieferten nur bei guter Sicht brauchbare Ergebnisse. Dies war bei einem der vier aufgezeichneten Blitze, bei denen der Laser eingeschaltet war, der Fall. Die Kamerabilder zeigen, dass sich der Blitz mehr als 50 Meter lang um den Laserstrahl herumwindet und dann in den Blitzableiter des Turms einschlägt. Der leicht geneigte Laserstrahl war so ausgerichtet, dass er der Turmspitze nahekam. Vergleiche mit aufgezeichneten Blitzen ohne Laser zeigen, dass der Blitz durch die Führung des Lasers sehr viel zielgenauer den Blitzableiter des Turms trifft.
Wirkungshöhe soll wachsen
Der nächste Schritt des Forschungsteams wird darin bestehen, die Wirkungshöhe des Lasers noch weiter zu erhöhen. Langfristiges Ziel ist es, mit dem LLR einen 10 Meter langen Blitzableiter um 500 Meter zu verlängern. Künftig könnten solche Laser sensible Einrichtungen wie Atomkraftwerke oder Flughäfen vor Blitzen schützen, wie die Forschenden in der am Montag erschienenen Studie schreiben.
Experimenteller Durchbruch" für Blitzschutz
„Wir glauben, dass dieser experimentelle Durchbruch zu Fortschritten im Blitzschutz und in der Blitzphysik führen wird“, schrieben die Autoren in der Studie. Bislang wurde zum Schutz vor Blitzen auf eine vor fast 300 Jahren von Benjamin Franklin erfundene Technik gesetzt – ein geerdeter Metallstab. Dieser hat aber nur eine sehr beschränkte Reichweite.
17.01.2023, sda/red, vorarlberg.ORF.at/Agenturen
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Der Laserstrahl ist so stark, dass er die Luftmoleküle ionisiert. „Diese ionisierte Luft, Plasma genannt, wird zu einem elektrischen Leiter“, erklärt Physikprofessor Jean-Pierre Wolf. Der Blitz wird so direkt von der Gewitterwolke aus abgeleitet.
Drei Tonnen schwerer Laser
Der drei Tonnen schwere „Laser Lightning Rod“ (LLR) wurde dafür mit dem Helikopter auf den Säntis gebracht. Er ist acht Meter lang und eineinhalb Meter breit. Installiert wurde der LLR in der Nähe des Fernmeldeturms, der von bis zu 400 Blitzen im Jahr getroffen wird. Der Luftraum um den Säntis musste während des Experiments gesperrt werden. Es dauerte fast ein Jahr, um die riesige Menge an gesammelten Daten zu analysieren, heißt es in einer Mitteilung der Universität Genf. Diese Analyse konnte nun zeigen, dass der Laser Blitze effektiv lenken kann. „Beim ersten Blitzeinschlag, bei dem der Laser zum Einsatz kam, konnten wir feststellen, dass die Entladung dem Strahl fast 60 Meter folgen konnte“, sagte der Leiter der internationalen Forschungsgruppe, Jean-Pierre Wolf von der Universität Genf.
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Auch bei schwierigen Wetterbedingungen
Die Datenanalyse zeigt auch, dass der LLR im Gegensatz zu anderen Lasern auch bei schwierigen Wetterbedingungen wie Nebel funktioniert, da er die Wolken buchstäblich durchdringt. Dieses Ergebnis wurde bisher nur im Labor beobachtet.
Außerdem sei der Energieverbrauch des Geräts „vernünftig“, sagte Wolf. Er brauche ungefähr so viel Energie wie ein Elektroherd. Da es sich um sehr kurze Laserblitze handelt, könne man mit wenig Energie sehr hohe Spitzenleistungen erreichen.
Hochgeschwindigkeitskameras zeichneten auf
Der Säntis-Turm ist mit Sensoren ausgestattet, die den Blitzstrom, elektromagnetische Felder in verschiedenen Entfernungen, Röntgenstrahlen und Strahlungsquellen der Blitzentladungen aufzeichnen. Die Forscher installierten weitere Messgeräte und zwei Hochgeschwindigkeitskameras, die Blitzeinschläge mit bis zu 24.000 Bildern pro Sekunde aufzeichneten.
Diese Kameras waren 1,4 und fünf Kilometer von der Turmspitze entfernt und lieferten nur bei guter Sicht brauchbare Ergebnisse. Dies war bei einem der vier aufgezeichneten Blitze, bei denen der Laser eingeschaltet war, der Fall. Die Kamerabilder zeigen, dass sich der Blitz mehr als 50 Meter lang um den Laserstrahl herumwindet und dann in den Blitzableiter des Turms einschlägt. Der leicht geneigte Laserstrahl war so ausgerichtet, dass er der Turmspitze nahekam. Vergleiche mit aufgezeichneten Blitzen ohne Laser zeigen, dass der Blitz durch die Führung des Lasers sehr viel zielgenauer den Blitzableiter des Turms trifft.
Wirkungshöhe soll wachsen
Der nächste Schritt des Forschungsteams wird darin bestehen, die Wirkungshöhe des Lasers noch weiter zu erhöhen. Langfristiges Ziel ist es, mit dem LLR einen 10 Meter langen Blitzableiter um 500 Meter zu verlängern. Künftig könnten solche Laser sensible Einrichtungen wie Atomkraftwerke oder Flughäfen vor Blitzen schützen, wie die Forschenden in der am Montag erschienenen Studie schreiben.
Experimenteller Durchbruch" für Blitzschutz
„Wir glauben, dass dieser experimentelle Durchbruch zu Fortschritten im Blitzschutz und in der Blitzphysik führen wird“, schrieben die Autoren in der Studie. Bislang wurde zum Schutz vor Blitzen auf eine vor fast 300 Jahren von Benjamin Franklin erfundene Technik gesetzt – ein geerdeter Metallstab. Dieser hat aber nur eine sehr beschränkte Reichweite.
17.01.2023, sda/red, vorarlberg.ORF.at/Agenturen
- Längster Blitz mit 768 Kilometern (science.ORF.at, 1.2.2022)
- Laser als Blitzableiter am Säntis (vorarlberg.ORF.at, 27.7.2021)
- Laser soll Blitzeinschläge verhindern (science.ORF.at, 25.5.2021)
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