Протягом понад 250 років основним засобом захисту від блискавки залишався класичний металевий блискавковідвід, запропонований Бенджаміном Франкліном. Однак сучасні дослідження демонструють, що у майбутньому традиційні системи можуть отримати високотехнологічне доповнення — лазерні системи керування блискавкою (Laser Lightning Control, LLC). Перший успішний польовий експеримент уже підтвердив, що лазер здатний впливати на траєкторію природного блискавкового розряду.
У 2021 році міжнародна група дослідників провела експеримент на горі Сентіс (Säntis) у Швейцарії, де розташована 124-метрова телекомунікаційна вежа. Це ідеальна вежа, з точки зору досліджень, яка щороку приймає близько 100 ударів блискавки. Саме тому вона стала ідеальним полігоном для перевірки нової технології.
Поряд із вежею встановили надпотужний тераВатний лазер, який випромінював короткі імпульси з частотою 1000 імпульсів на секунду. Його завданням було не створити блискавку, а сформувати в атмосфері вузький плазмовий канал.
Потужний лазерний імпульс іонізує повітря, утворюючи так званий лазерний філамент — тонкий плазмовий канал із підвищеною електропровідністю. Для висхідного лідера блискавки такий канал стає шляхом із меншим електричним опором.
У ході експерименту дослідникам вдалося зафіксувати випадок, коли природний блискавковий розряд слідував за створеним лазером плазмовим каналом приблизно 50 метрів. Це стало першим у світі підтвердженим польовим доказом можливості керування природною блискавкою за допомогою лазера.
Попри гучні заголовки, важливо правильно розуміти результати дослідження.
Лазер не поглинає блискавку і не відводить струм у землю. Він лише допомагає спрямувати початковий розвиток розряду. Після цього блискавка все одно повинна пройти через традиційний блискавковідвід, струмовідводи та систему заземлення.
Саме тому дослідники розглядають лазер як доповнення до класичної системи блискавкозахисту, а не її заміну.
У майбутньому лазерні системи можуть застосовуватися для захисту великих відкритих об'єктів, де традиційні блискавковідводи мають обмежену ефективність:
- міжнародні аеропорти;
- космодроми;
- великі вітрові електростанції;
- сонячні електростанції;
- нафтогазові комплекси;
- стратегічні промислові підприємства;
- дата-центри.
Якщо вдасться збільшити довжину плазмового каналу до кількох сотень метрів, зона ефективного перехоплення блискавки може суттєво зрости.
Незважаючи на успішний експеримент, технологія поки що далека від комерційного застосування.
Серед основних викликів:
- дуже висока вартість лазерного обладнання;
- великі розміри установки;
- значне енергоспоживання;
- необхідність роботи лише під час гроз;
- потреба у подальшому підтвердженні результатів у різних кліматичних умовах.
У 2024 році автори експерименту опублікували масштабний огляд розвитку технології Laser Lightning Control, у якому зазначають, що сучасні результати відкривають новий напрямок досліджень, але до практичного впровадження ще необхідно вирішити низку технічних і наукових задач.
Для виробників систем блискавкозахисту ці дослідження є надзвичайно цікавими. Вони демонструють, що майбутні системи можуть стати гібридними, поєднуючи традиційні блискавковідводи з лазерними технологіями керування траєкторією блискавки.
Проте навіть найсучасніший лазер не замінить основних елементів системи захисту — блискавкоприймачів, струмовідводів, систем зрівнювання потенціалів та надійного заземлення. Саме ці компоненти залишаються фундаментом безпечного відведення енергії блискавкового розряду.
Експеримент у Швейцарії став одним із найважливіших досягнень у фізиці блискавки за останні десятиліття. Вперше було доведено, що природною блискавкою можна керувати за допомогою лазерного плазмового каналу. Хоча до практичного використання технології ще далеко, вона вже сьогодні відкриває нові перспективи для розвитку систем блискавкозахисту наступного покоління.