На протяжении более 250 лет основным средством защиты от молнии оставался классический металлический молниеотвод, предложенный Бенджамином Франклином. Однако современные исследования показывают, что в будущем традиционные системы могут получить высокотехнологичное дополнение — лазерные системы управления молнией (Laser Lightning Control, LLC). Первый успешный полевой эксперимент уже подтвердил, что лазер способен влиять на траекторию естественного молниевого разряда.
В 2021 году международная группа исследователей провела эксперимент на горе Сентис (Säntis) в Швейцарии, где расположена телекоммуникационная башня высотой 124 метра. Это одна из наиболее изученных молниевых башен в мире, ежегодно принимающая около 100 ударов молнии. Именно поэтому она стала идеальным полигоном для испытания новой технологии.
Рядом с башней был установлен сверхмощный тераваттный лазер, испускавший короткие импульсы с частотой 1000 импульсов в секунду. Его задача заключалась не в создании молнии, а в формировании в атмосфере узкого плазменного канала.
Мощный лазерный импульс ионизирует воздух, образуя так называемый лазерный филамент — тонкий плазменный канал с повышенной электропроводностью. Для восходящего лидера молнии такой канал становится путём с меньшим электрическим сопротивлением.
В ходе эксперимента исследователям удалось зафиксировать случай, когда естественный молниевой разряд следовал за созданным лазером плазменным каналом примерно 50 метров. Это стало первым в мире подтверждённым полевым доказательством возможности управления естественной молнией с помощью лазера.
Несмотря на громкие заголовки, важно правильно понимать результаты исследования.
Лазер не поглощает молнию и не отводит ток в землю. Он лишь помогает направить начальную стадию развития разряда. После этого молния всё равно должна пройти через традиционный молниеотвод, токоотводы и систему заземления.
Именно поэтому исследователи рассматривают лазер как дополнение к классической системе молниезащиты, а не её замену.
В будущем лазерные системы могут применяться для защиты крупных открытых объектов, где традиционные молниеотводы имеют ограниченную эффективность:
- международные аэропорты;
- космодромы;
- крупные ветровые электростанции;
- солнечные электростанции;
- нефтегазовые комплексы;
- стратегические промышленные предприятия;
- дата-центры.
Если удастся увеличить длину плазменного канала до нескольких сотен метров, зона эффективного перехвата молнии может значительно возрасти.
Несмотря на успешный эксперимент, технология пока далека от коммерческого применения.
Среди основных вызовов:
- очень высокая стоимость лазерного оборудования;
- большие размеры установки;
- значительное энергопотребление;
- необходимость работы только во время гроз;
- потребность в дальнейшем подтверждении результатов в различных климатических условиях.
В 2024 году авторы эксперимента опубликовали масштабный обзор развития технологии Laser Lightning Control, в котором отмечается, что современные результаты открывают новое направление исследований, однако до практического внедрения ещё предстоит решить целый ряд технических и научных задач.
Для производителей систем молниезащиты эти исследования представляют огромный интерес. Они показывают, что будущие системы могут стать гибридными, сочетая традиционные молниеотводы с лазерными технологиями управления траекторией молнии.
Однако даже самый современный лазер не заменит основных элементов системы защиты — молниеприёмников, токоотводов, системы уравнивания потенциалов и надёжного заземления. Именно эти компоненты остаются основой безопасного отвода энергии молниевого разряда.
Эксперимент в Швейцарии стал одним из важнейших достижений в физике молнии за последние десятилетия. Впервые было доказано, что естественной молнией можно управлять с помощью лазерного плазменного канала. Хотя до практического применения технологии ещё далеко, уже сегодня она открывает новые перспективы для развития систем молниезащиты следующего поколения.