美法科學家利用激光成功製造人工閃電(圖)

2008-04-16 16:39


據國外媒體報導，法國和美國的科學家日前稱，他們最近在高度為3200米的山峰上進行了一次模擬試驗，利用高能激光裝置向經過這裡的雷暴發射激光脈衝，首次成功地在自然界中製造出人工閃電。

利用激光製造人工閃電

在betway体育手机网 一期出版的《光學快報》雜誌上，法國里昂大學的科學家和美國的研究人員聯合公布了公布了他們的betway体育手机网 實驗情況。法國里昂大學的傑姆-卡斯帕裡安是此次研究的負責人，他說，在著名的本杰明-富蘭克林風箏實驗的現代版中，研究人員們在位於美國新墨西哥州高10500英尺(約3200米)的南伯帝峰頂端放置了一個移動激光器，並向2個經過的雷暴發射激光脈衝，結果在雲中產生了雷電活動。傑姆-卡斯帕裡安說，"在此次新墨西哥實驗中，我們並沒有真正產生從空中延伸到地面的全面雷擊，不過果真創造出了雲中電流的小型局部放電。這項工作展示了人工閃電中先期的閃光。這是使用激光束引發雷擊中最重要的第一步，我們首次在雷雨雲中發出了閃電先兆。"

激光脈衝形成了空中大量的電漿絲極，或者分子的電離通道，從而扮演了類似延伸到雷雨雲中導線的角色。卡斯帕裡安研究小組使用的激光在電漿通道附近產生了小型局部放電，但是這種放電還不夠強大，因此無法形成將閃電一路引導至地面的長命的絲極。研究小組目前計畫增加激光脈衝的能量，以產生更多的閃電。傳說本杰明-富蘭克林為了瞭解閃電的原理，在暴風天裡，利用風箏將鑰匙升到天上去吸引雷擊，不過這個實驗是否為他自己所做已無從考證。他運用掌握的電的知識發明瞭避雷針，從而保護了建築物不被雷擊。

激光閃電武器威力巨大

激光不是科學家們用來產生人工閃電的首個方法，20世紀80年代，科學家們曾向雷雨雲中發射過小型火箭，他們在火箭上纏繞了長長的電線，並將其與地面連接，以引發雷擊。科學家們還曾在實驗室中利用普通的微波爐生成過球狀閃電。故意引發雷擊有助於科學家們瞭解閃電形成的內在機制，幫助工程師們測試閃電感應的飛機和輸電線。最近幾年來，激光閃電開始被越來越多的國家運用在軍事領域，美國科學家在這方面走在世界的最前列。

此前在歐洲召開的光學年會上，美國科學家向世人展示了用激光產生帶電空氣從而製造閃電武器的可能性，其具體辦法是藉助超高能量的、存在時間以飛秒計算(1飛秒等於一千萬億分之一秒)的激光做"引子"。美國新墨西哥大學閃電釋放現象專家讓-克勞德-狄爾斯說，飛秒激光能提供百萬億瓦的脈衝，將空氣離子化，使其變成雲團。用飛秒激光引出的閃電在目標上空炸響後，會輻射出高強度的電磁脈衝，使半徑數十公里內的飛機、雷達、電子計算機、電視機、電話、手機等幾乎所有的電子設備都無法正常工作，甚至對人造成難以恢復的嚴重物理損傷。如果目標出現在空中，如發現敵軍戰機，可以通過兩臺高能激光器配合。這兩個高能激光器，一臺射出高電位激光，同時從另一臺高能激光器射出低電位的接地激光，形成放電回路。這樣產生的高能量激光可以在瞬間擊中飛機、導彈等空中目標。

用飛秒激光來控制閃電將大大促進閃電武器的發展。因為與發射火箭不同，人們可以在短時間內密集地反覆發射激光。狄爾斯和他的同事們正集中精力研究閃電武器。他認為，製造閃電武器的關鍵在於讓空氣離子化，即用激光生成帶電空氣通道。高能激光器的激光，將通過導電通道放電(閃電)並釋放出巨大能量。強大的電流、電磁脈衝和放電產生的聲波能對目標產生破壞作用，破壞效果有如目標受到雷擊一樣。狄爾斯打算把這種飛秒激光發射器安裝在一輛小型卡車或貨車裡，送到能產生電子雷暴的地方。美國佛羅里達技術學院的閃電效果研究員約瑟夫-杜耶爾指出，除了國家科學基金的撥款外，他們從事的閃電科學研究還得到了美國國防部的資金援助。