Elke keer als er zich weer een duizendtal bezoekers bij mijn home page gemeld heeft, zet ik hier een artikel neer met een wat afwijkende thematiek. Af en toe wat anders. De 34000ste bezoeker is langs geweest, vandaar nu een artikel over het afvangen van bliksemschichten met een laserstraal die in de lucht schijnt.
Een groep Franse en Zwitserse geleerden is er, samen met het Duitse familiebedrijf TRUMPF Scientific Lasers, in geslaagd om een laserstraal als bliksemafleider te laten werken. Hoofdonderzoeker is Aurélien Houard van de Ecole Polytechnique in Parijs.
Het originele rapport is te vinden op https://www.nature.com/articles/s41566-022-01139-z .
Een verkorte versie is te vinden op doi: https://doi.org/10.1038/d41586-023-00080-7 .
De toren in kwestie (124m hoog) staat op de top van de Säntisberg in de Zwitserse Alpen (2502m hoog). Deze toren is ongeveer honderd keer per jaar de pineut.
Het probleem met gewone metalen bliksemafleiders is dat die een beperkte lengte hebben, en daarmee een beperkt gebied dat ze beschermen (de straal daarvan is grofweg de helft tot even groot als de bliksemafleider hoog is). Een laser kan logischerwijs een veel grotere hoogte halen, en bovendien schuin omhoog als dat moet.
Ze laten de bundel vlak langs de reguliere bliksemafleider van de toren scheren zodat die een bliksem in de laserbundel kan overnemen.
De gebruikte laser was afgesteld op 1000 pulsen per seconde, 500mJ per puls, en een pulsduur van 7 ps (0,000000000007 sec). Gemiddeld is het outputvermogen dus 500W, maar het piekvermogen van één puls zit op ruim 70GW. Het inputvermogen van de constructie is overigens een stuk hoger (maar dat staat niet in het artikel) omdat lasers een zeer beperkt rendement hebben. Daarom moet er zeer veel meer vermogen in dan 500W die er als licht uitkomt – met een gewoon stopcontact red je dat niet.
De gebruikte laser kan overigens veel harder, maar dan straalt hij de spiegels van de gebruikte opstelling kapot.
Wie meer over de gebruikte laser wil vinden (maar dat is niet voor het algemene publiek) kan bij voetnoot 28 kijken ( https://opg.optica.org/oe/fulltext.cfm?uri=oe-28-20-30164&id=439952 ).
De spectaculairste foto is die op de Säntisberg, maar daar zit copyright op. De tweede link toont die foto.
Het originele artikel geeft ook interessante afbeeldingen. Onderstaande foto’s zijn gemaakt van genoemde toren op 24 juli 2021 vanaf twee andere bergen (de Schwaegalp (a) and Kronberg (b)).
De onderste foto is zonder laser dd 2 juli 2019, de bovenste foto is van genoemde toren op genoemde datum. Te zien is dat de bliksem omhoog gaat (dat doen ze daar bijna altijd) – onvertakt met laser, vertakt zonder laser.
Men kan de opstelling zo instellen dat de bliksem pas bijvoorbeeld 30m boven de toren begint.
Een mooi idee, maar een paar kleine probleempjes
Deze eerste proefopstelling is mooi, maar er zijn een paar kleine probleempjes die eerst moeten worden opgelost:
- Tijdens de proef moest het vliegverkeer boven het gebied worden stilgelegd. Als er toch een vliegtuig aankwam, werd de laser automatisch uitgezet.
- De constructie werd gebruikt gedurende ruim zes uur onweer, gespreid over 10 observatieweken, en ving in die periode vier flitsen weg in dat deel van die periode dat de laser geactiveerd was. (de foto’s komen van de tweede flits). Als de laser aan stond, ving hij bliksems weg, maar de toren kreeg minstens 12 flitsen binnen in de tijd dat de laser niet aanstond.
- De constructie ontlaadt de onweersbui niet. Hij werkt niet preventief tegen bliksems. Hij doet pas wat als de bliksem er eenmaal is (dan stuurt hij die).
- De constructie vraagt een gemiddeld ingangsvermogen dat ongeveer gelijk is aan tenminste dat van een heel blok woningen.
Kortom, het is een mooie proef om te laten zien wat je atmosferisch met een laser kunt, maar de vraag is in hoeverre dit systeem een oplossing is die op zoek is naar een probleem. Voor gewone stadswijken heeft het geen zin en bovendien zijn die al behoorlijk goed tegen de bliksem beschermd met de oude vertrouwde Franklin-techniek.
Als men er iets mee wil, dan voor speciale situaties – schat ik in. Een communicatietoren hoog op een berg, of een raket op een lanceerplatform, of een kerncentrale, of zoiets.
En misschine dat omwonenden van Schiphol er blij mee zijn…..
Knap staaltje techniek met een terechte vraag “welk probleem lost het op”? Energie verslinden doet het zeker. Mooi zou zijn wanneer men in staat zou zijn de energie die aanwezig is in bliksem bruikbaar zou kunnen opvangen. Wie weet leidt deze onwikkeling eens in die richting.
– Het vraagt inderdaad nogal wat energie. Misschien kan dat voor speciale toepassingen lonen, waar het normale systeem niet werkt.
– Ook de initiatiefnemers vinden dat alles kleiner en handiger moet
– Er zit niet zoveel energie in benzine, ik meen gehoord te hebben iets van een paar liter benzine per flits. Dat zet geen zoden aan de dijk.
Een flits heeft wel een groot piekvermogen, maar duurt heel kort.