Als die NASA darum kämpfte, ihre riesige Mondrakete der nächsten Generation Anfang 2022 auf die Startrampe zu bringen, musste sie es tun kämpfen mit einem strengen und hässlichen Florida-Wetter. Ein Sturmsystem zog herein, vollgestopft mit Regen und Blitzen, und bedrohte die Rakete, während sie auf der Startrampe auf ihre Startprobe wartete. Während der Stürme wurde die Startzone viermal vom Blitz getroffen.
Glücklicherweise hatte die NASA das Pad mit ihren Blitztürmen geschützt – riesige Metallstrukturen, die darauf ausgelegt waren, Blitze anzuziehen und die Ladung sicher zum Boden zu tragen. Das grundlegende Design und die Idee hinter einem Blitzturm hat sich seit seiner Erfindung im 18. Jahrhundert nicht wesentlich geändert. Doch 2021 experimentierten Wissenschaftler in der Nordostschweiz mit einem anderen Typ von Blitzmasten.
Rufen Sie die Stimme von Dr. Evil auf: Riesige verdammte Laserstrahlen.
Eine 3D-Rekonstruktion des Blitzeinschlags vom 24. Juli 2021.
Wissenschaftlich machen – UNIGE
In einer Studie, veröffentlicht am Montag in der Fachzeitschrift Nature Photonicsbeschreiben Forscher ihre Versuche, Blitze mit einem Laserstrahl auf dem Gipfel des malerischen Säntis in über 2.500 Metern Höhe zu lenken.
Im Sommer 2021 installierten Wissenschaftler neben einem Fernmeldeturm auf dem Säntis einen etwa autogrossen, schnell pulsierenden Laser. Zwischen Juli und September dieses Jahres wurde der Pikosekundenlaser, der mit etwa 1.000 Impulsen pro Sekunde feuert, für mehr als 6 Stunden Gewitteraktivität betrieben. Während der Beobachtung wurde der Kommunikationsturm mindestens sechzehn Mal getroffen, vier davon während der Laseraktivität. (Ja, der Blitz schlägt zweimal ein … und manchmal mehr als das.)
Ein besonderer Streik vom 24. Juli 2021 wurde sehr detailliert festgehalten. Der Himmel war klar genug für Hochgeschwindigkeitskameras, um den Blitzeinschlag zu erfassen, der dem Laser über etwa 50 Meter (ungefähr 165 Fuß) zu folgen schien. Die Einrichtung verfügte auch über ein UKW-Interferometer, das die elektromagnetische Wellenaktivität rund um den Standort messen kann. Bei einigen der lasergeführten Schläge konnten auch die Röntgenstrahlen gemessen werden.
Blitze sind ein kompliziertes Phänomen, das durch ein Ungleichgewicht positiver und negativer Ladungen zwischen Gewitterwolken und dem Boden verursacht wird. Es wandert auch nicht immer von einer Wolke zum Boden. Oft wandern Blitze auch nach oben. Das Team stellte fest, dass es sich bei Blitzeinschlägen auf dem Säntis hauptsächlich um Aufwärtsschläge handelte, was mit den meisten Blitzeinschlägen in der Region übereinstimmt.
Wie die Forschenden in der Diskussion anmerken, wurde das Lenken von Blitzschlägen mit Laserpulsen schon einige Male versucht, 2004 und 2011. Diese Versuche blieben erfolglos, warum also lief die Säntis-Bergkampagne so gut?
Das Team argumentierte, dass die Wiederholungsrate des Lasers – wie schnell er pulsiert – eine große Rolle spielte. Die Wiederholung dieses speziellen Lasers ist zwei Größenordnungen höher als bei früheren Experimenten und hat möglicherweise das Abfangen von Blitzvorläufern ermöglicht, die sich über dem Turm entwickeln. Weitere lasergesteuerte Blitzkampagnen werden notwendig sein, um vollständig zu verstehen, wie dieser riesige verdammte Laser die Arbeit erledigt hat.
Das ist gut. Mit etwa 40 bis 120 Blitzeinschlägen pro Sekunde auf der Erde gibt es ein ansehnliches Stück Fläche, Infrastruktur und menschliches Leben, das geschützt werden muss. Hinzu kommt, dass Klimawandel, Bevölkerungswachstum und größere Ballungsräume eine Verschärfung der Blitzgefahren für die Menschheit garantieren werden, laut einem Artikel aus dem Jahr 2018 in der Zeitschrift Environmental Research Letters.
Laser haben jedoch ihre eigenen Probleme. Zum Beispiel wäre es nicht sinnvoll, einen Laser um ein aktives Flugfeld herum einzusetzen – und die Forscher bemerken in ihren Methoden, dass sie diesen speziellen Laser nur betrieben, wenn der Luftraum geschlossen war. Das Papier stellt jedoch fest, dass dies ein wichtiger erster Schritt in der Entwicklung neuer Schutzmethoden für Flughäfen, Startrampen und große Infrastrukturen ist.
Was bedeutet, dass die nächste Mondmission der NASA möglicherweise nicht so viel Angst vor diesem fiesen Wetter in Florida haben muss.