Een laserstraal afgeschoten vanaf een toren op een berg, lijkt de bliksem te hebben omgeleid. Mogelijk kunnen zo onweerswolken op een veilige manier ontladen worden.

Een laser die bliksem bijstuurt kan mogelijk ingezet worden om kwetsbare gebouwen te behoeden voor blikseminslag. Wanneer elektrische lading zich ophoopt in de wolken, kan dat bliksem veroorzaken. De richting van de bliksemschicht is ofwel naar beneden, van de wolken naar de grond, of juist naar boven, van hoge objecten naar de wolken toe. Normaal gesproken leiden bliksemafleiders de elektrische lading veilig naar de grond.

Bij eerdere pogingen om de bliksem te bedwingen, werden raketten met metaaldraden de wolken in gelanceerd. Vanaf de jaren negentig begonnen onderzoekers met experimenten om met lasers de baan van de elektrische ontlading bij te sturen. Hoewel de techniek succesvol is toegepast bij kunstmatige opgewekte bliksem, was die nog nooit gedemonstreerd in een echte onweersbui.

Door de stijgende zeespiegel komen steden als Rio en Jakarta tegen 2100 onder water te staan – wat kunnen we doen?
LEES OOK
Door de stijgende zeespiegel komen steden als Rio en Jakarta tegen 2100 onder water te staan – wat kunnen we doen?

Bliksemsnelle laserpulsen

Nu heeft hoogleraar natuurkunde Jean-Pierre Wolf aan de Universiteit van Genève samen met zijn collega’s een reeks ultrakorte en krachtige laserpulsen afgevuurd vanuit een 124 meter hoge toren, die was voorzien van een standaard metalen bliksemafleider, op de Säntisberg in Zwitserland.

De terawattlaser werd gedurende een periode van drie maanden tijdens onweersbuien afgevuurd, gedurende 6,3 uur in totaal. In die periode werd de toren getroffen door ten minste 16 bliksemschichten, die zich vanuit de toren naar de onweerswolken erboven voortplantten. Van vier van die bliksemflitsen liep het pad langs langs het traject van de pulserende laser, registreerden Wolf en zijn team met hulp van hogesnelheidscamera’s, interferometrie en röntgendetectoren.

‘Wetenschappelijk gezien vind ik dat heel interessant’, zegt hoogleraar in de ruimte- en atmosfeerfysica Christopher Scott van de Universiteit van Reading in het Verenigd Koninkrijk. ‘Het kan ons helpen de processen te begrijpen waarmee bliksem zich een weg naar de grond baant.’

De weg banen

De theorie is dat de laser de bliksemflitsen stuurt door filamentatie, zegt Scott: de laserpuls laat lange kanalen van geïoniseerde lucht met lage dichtheid achter, waarlangs de bliksem zich gemakkelijk kan verplaatsen. Dit bootst wellicht het effect na van kosmische straling in de atmosfeer, die zou helpen om geleidende paden te creëren voor een blikseminslag, zegt Scott.

Bliksem-omleidende lasers zouden gebruikt kunnen worden als er onweer op komst is. Doordat de elektrische lading het traject van de laser volgt, zouden de lasers bliksem kunnen ontketenen op een veilige afstand van objecten die beschermd moeten worden, zodat ze niet naar de bliksem gaan.

Maar het gebruik van een krachtige laser om bliksem af te weren vereist wel een zorgvuldige veiligheidsbeoordeling, zegt Scott. Mogelijk is het ongeschikt voor bebouwde gebieden.

Echte ontlading

Universiteitshoogleraar elektrofysica Martin Uman aan de Universiteit van Florida in de Verenigde Staten zegt dat de demonstratie belangrijk is en een primeur, maar dat het nog niet zeker is of de laser de bliksemflits werkelijk geleidt.

‘Het is niet duidelijk of de laserinteractie de productie van een volledige bliksemschicht uitlokt, zoals in het geval van de raket-met-draden. Dat zou spectaculair zijn. Het is ook mogelijk dat de laserinteractie alleen de eerste 100 meter van de opwaarts zigzaggende bliksemschicht uit de toren rechttrekt’, zegt Uman. ‘Het is duidelijk dat er meer experimenten nodig zijn, maar dit experiment is een uitstekend begin.’