Laser als bliksemafleider

Een bliksemschicht draagt ongeveer 5 miljard joule (5 GJ) energie met zich mee, dat is evenveel als de energie die is opgeslagen in 145 liter benzine. Een ton TNT is bijvoorbeeld goed voor 1 GJ. Het gaat dus om een enorme hoeveelheid energie, geconcentreerd in een uiterste korte tijd. Ondanks bliksembeveiligingssystemen is er jaarlijks toch nogal wat bliksemschade aan gebouwen, dus er is zeker nog ruimte voor verbetering.

Laser

Volgens onderzoekers van de University of Arizona en de University of Central Florida, kunnen hoogvermogen lasers worden gebruikt om de bliksem van richting te doen veranderen. In de regel volgt bliksem het pad van de minste weerstand (impedantie) naar de grond. Een grote metalen staaf met een geleidende verbinding naar aarde heeft een veel lagere weerstand dan lucht en daarom kiest de bliksem voor de staaf. Hoogvermogen laserstralen planten zich ook niet graag voort via lucht – en als ze dat wel doen laten ze een spoor van zeer geleidend geïoniseerd plasma achter: een ideaal pad voor bliksem.

Het probleem is echter dat een laserstraat niet erg ver door de lucht kan reizen zonder uit te waaieren. Om een plasmakanaal te maken dat lang genoeg is – van de grond tot aan de top van een gebouw – moesten de onderzoekers een nieuwe manier vinden om de straal door de lucht te bundelen. De technischenaam van hun nieuwe methode is ‘externally refuelled optical filaments’ [doi:10.1038/nphoton.2014.47], maar kort gezegd embedden ze de hoogvermogen bundel (de ‘filament’) in een laagvermogen ‘dressing beam’.  Als de kern vermogen verliest, vult de dressing beam dat aan. "Denk maar aan twee vliegtuige die samen vliegen – een klein jachtvliegtuig samen met een groot tanktoestel", verklaart Maik Scheller, van de University of Arizona.

Bliksemenergie opslaan

Op deze manier kan de plasmakolom ten minste een grootteorde worden verlengd. In het laboratorium werd een verlenging gehaald van ongeveer 25 cm naar ruim 2 meter. In de praktijk denken de onderzoekers zo’n 50 meter te kunnen halen. In plaats van de metalen bliksemafleider op het gebouw zou je dan een goed geleidend plasmakanaal kunnen gebruiken.

De onderzoekers weten nog niet hoe zo’n systeem er in de praktijk uit moet zien, maar ze zijn ervan overtuigd  dat er interessante toepassingsmogelijkheden zijn voor de bijgevoede optische bundel. Zo zou je bijvoorbeeld de bliksem kunnen afvoeren naar een installatie waarin de bliksemenergie wordt opgeslagen.