Technologie: Ein Laser-Blitzableiter in den Alpen
Ein Femtosekunden-Terawatt-Laser soll die neueste Errungenschaft des Blitzschutzes sein. Er wurde in Kooperation zwischen dem Laserhersteller Trumpf und der Universität Genf auf dem Berg Säntis erstmals in Betrieb genommen.(öffnet im neuen Fenster) Der 1752 von Benjamin Franklin erfundene Blitzableiter schützt Gebäude zwar zuverlässig vor direkten Blitzeinschlägen, aber empfindliche Elektronik nicht vor den elektromagnetischen Effekten, die mit dem plötzlichen Stromfluss einhergehen. Außerdem ist es ohne ein Gebäude oder andere gebaute Strukturen unmöglich, einen schützenden Blitzableiter zu bauen.
Eine wissenschaftliche Arbeit(öffnet im neuen Fenster) beschreibt das Funktionsprinzip. Der Laser soll es etwa möglich machen, ganze Gebiete wie Flughäfen vor Blitzeinschlägen zu bewahren und Schäden an Flugzeugen am Boden oder bei Starts und Landungen zu verhindern. Der Berg Säntis ist der ideale Standort für den Test, weil dort ungewöhnlich viele Blitze einschlagen und dort deshalb schon eine wissenschaftliche Wetterstation existiert, die sich auf Blitzforschung spezialisiert hat.
Dünne Luft begünstigt Blitze
Für die Blitzableitung werden die gleichen physikalischen Eigenschaften von Lasern benutzt, die es auch erlauben sollen, mit Laserstrahlen durch Wolken hindurch zu kommunizieren. Durch nicht-lineare optische Effekte werden Laserstrahlen mit hoher Energiedichte in der Atmosphäre auch ohne weitere Optik gebündelt und bilden sogenannte Laserfilamente. In diesen Filamenten wird die Luft stark aufgeheizt und die Moleküle verdrängt. Die Dichte der Luft sinkt, was die Entstehung von Blitzen in den Kanälen stark begünstigt.
In der Gewitterwolke entstehen Blitze, wenn ionisierte Atome in der Luft durch die starken elektrischen Felder stark genug beschleunigt werden, so dass sie weitere Atome ionisieren können, wenn sie mit ihnen kollidieren. Dabei entstehen freie negativ geladene Elektronen und positiv geladene Ionen. Die freien Ladungsträger machen die Luft elektrisch leitfähig.
Je weiter die Strecken sind, über die ein Ion in der Luft beschleunigt werden kann, bevor es mit einem Atom in der Luft kollidiert, desto höher die Chance auf einen Blitz. Deshalb kann der Laserstrahl mit einem Kanal aus dünner Luft die Entstehung eines Blitzes provozieren. Mehrere Sekunden mit 1.000 Laserpulsen pro Sekunde sollen der Blitzentstehung genug Zeit geben. Im Labor hat das bereits hervorragend funktioniert, in der Natur muss sich der Laser nun endgültig beweisen.
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