Met een testopstelling in de Alpen hebben onderzoekers aangetoond dat een krachtige laserbundel bliksem kan afleiden. Maar voorlopig zal deze indrukwekkende techniek ons nog niet beschermen tegen blikseminslagen.
In de zomer van 2021 vond er een bijzonder experiment plaats op 2,5 kilometer hoogte, op de berg Säntis in de Zwitserse Alpen. Naast een 124 meter hoge telecommunicatietoren, die ongeveer honderd keer per jaar geraakt wordt door de bliksem, plaatsten onderzoekers een krachtige laser, die duizend lichtpulsen per seconde kan produceren. Het doel: te onderzoeken of de laser, van het formaat van een flinke auto, kan dienen als een bliksemafleider.
Het experiment was een succes. In de tien weken durende meetperiode onweerde het in totaal ruim zes uur boven de toren. In die zes uur wist de laser vier keer het pad van bliksem om te leiden. Op een van de eerste camerabeelden was te zien hoe een bliksemontlading het pad van de laser 50 meter lang volgt. ‘Zodra ik die foto zag, wist ik dat het gelukt was’, vertelt Jean-Pierre Wolf, een Zwitserse natuurkundige die al twintig jaar aan dit onderzoek werkt.
Wat gebeurt er als de permafrost ontdooit?
Door de opwarming van de aarde dooit de permafrost in rap tempo. Aardwetenschapper Niek Jesse Speetjens deed onderzoek naar de gevolgen.
Bliksemafleider van metaal
Bliksemafleiders zijn weinig veranderd sinds Benjamin Franklin de techniek uitvond in de achttiende eeuw. Deze metalen staven bieden de bliksem een gemakkelijk pad naar de aarde, zonder dat naburige gebouwen beschadigd raken.
Deze methode werkt goed, maar de lengte van de bliksemafleider is beperkt en de grootte van het gebied dat hij kan beschermen daardoor ook. Een laser-bliksemafleider zou een groter gebied kunnen behoeden voor blikseminslagen, zoals een energiecentrale of een vliegveld.
Gebaande pad
Het idee om bliksem af te leiden met een laser bestaat al decennia. Sinds het begin van de eeuw worden er experimenten mee gedaan. ‘Pas in 2000 hadden we lasers die hier krachtig genoeg voor zijn’, zegt Wolf.
De techniek werkt doordat de laserstraal een pad in de lucht creëert met een lage elektrische weerstand. Dit geleidende pad ontstaat doordat de laser elektronen losslaat uit de zuurstof- en stikstofmoleculen in de lucht. Het pad met positief geladen moleculen en negatief geladen vrije elektronen, vormt een plasmakanaal. Net als bij de metalen bliksemafleider, kan de stroom van de bliksem hier gemakkelijk doorheen lopen.
Tot de zomer van 2021 had de techniek zich enkel bewezen bij kunstmatig opgewekte bliksem in een laboratorium en niet in een echte onweersbui. Wolf: ‘De laserpulsfrequentie kregen we destijds niet hoger dan tien keer per seconden.’ Dat bleek niet hoog genoeg voor echt onweer.
In de afgelopen jaren bouwden onderzoekers daarom een laser met een frequentie van duizend lichtpulsen per seconde. Dat bleek de verbetering die nodig was voor een succesvolle test.
Praktisch
Deze bliksemafleidende lasers zouden in de toekomst ook gebruikt kunnen worden om bliksem aan een onweerswolk te ontlokken. Op die manier kan de bliksem inslaan op een veilige plek, ver van gebouwen en vliegvelden. Daarvoor is nog wel meer werk nodig. In de zomer van 2021 bleek de laser namelijk niet in staat om bliksem te ontlokken aan onweerswolken. Het apparaat beïnvloedde enkel de bliksem die vanzelf ontstond.
Daarnaast bestaat de laser nu nog uit een complexe, grote en gevoelige installatie. Om die geschikt te maken voor praktisch gebruik, zal het ontwerp kleiner, goedkoop en eenvoudiger moeten worden.
