Laser kietelt onweerswolken

Gebundeld licht veroorzaakt mini-bliksem

Gemiddeld treft de bliksem één op de twee miljoen mensen per jaar. Vliegtuigen, hoogspanningskabels en wolkenkrabbers hebben veel vaker last van blikseminslag. Dat kan voorkomen worden door de bliksemschichten opzettelijk uit te lokken. Een groep wetenschappers heeft het voor elkaar gekregen. Met een laser.

Het dirigeren van bliksem is nuttig. Op plekken waar het vaak en hevig onweert kan het opzettelijk uitlokken van bliksem veiligheid bieden. Het is namelijk verdraaid handig als de plaats en het tijdstip van inslag vooraf bepaald kunnen worden. Vliegtuigen en ruimteschepen hebben dan minder te kampen met blikseminslag. Ook kunnen natuurkundigen het fenomeen bliksem veel beter bestuderen als zij weten waar en wanneer hij inslaat.

Al sinds de jaren zestig dromen fysici ervan om onweer uit te lokken met behulp van lasers. Bliksem opwekken gebeurt nu nog door kleine raketten de donderwolken in te schieten. Aan de raket zit een lange metalen draad vast, waarlangs de bliksem naar de aarde wordt geleid.

Er kleven echter de nodige nadelen aan deze methode. Niet alleen zijn raketten vrij prijzig, maar na de lancering vallen ze ook weer een keer terug op aarde. En het is van tevoren moeilijk te zeggen waar ze dat doen. Nu zijn de raketten lang niet zo groot als een ruimteraket, maar het is natuurlijk niet wenselijk dat ze op iemands hoofd vallen.

Het idee van door een laser opgewekt onweer bestaat dus al een tijdje. Toch is het wetenschappers dit jaar pas voor het eerst gelukt om op deze manier elektrische activiteit in de wolken uit te lokken. Dit gebeurde onder leiding van natuurkundige Jérôme Kasparian. Hij publiceerde de resultaten van het experiment afgelopen week in het wetenschappelijke tijdschrift Optics Express.

De gebruikte laser is speciaal ontwikkeld door de mensen van Teramobile, een Frans-Duits onderzoeksproject. Het apparaat levert een enorm vermogen van maximaal vijf terawatt, oftewel 5.000.000.000.000 watt. Er bestaan nog krachtigere lasers, maar die zijn niet verplaatsbaar, in tegenstelling tot de Teramobile-laser. Deze eigenschap maakt hem uniek in zijn soort.

Voor het experiment stelden Kasparian en collega’s de laser nauwkeurig op en schoten vervolgens op de bewolkte lucht. Snel daarna registreerde de meetapparatuur elektrische activiteit in de dampkring. Na het analyseren van de gegevens concludeerde de fysicus dat de gemeten activiteit werkelijk was verwekt door zijn toedoen.

Dat ging als volgt: het licht dat uit de laser komt bestaat uit fotonen. Die fotonen botsen met luchtmoleculen, waardoor zich kleine kanaaltjes van elektrisch geladen plasma vormen. Het plasma leidt bliksemschichten uit de wolken naar de oorsprong van de kanaaltjes: de laser. Die blijft overigens wel gespaard.

Helaas was de Teramobile-laser niet krachtig genoeg om echt onweer tevoorschijn te toveren. Daarvoor waren de pulsen te lang en te zwak: er ontstond alleen mini-bliksem. Korte laserpulsen bevatten veel meer vermogen per oppervlakte-eenheid dan lange pulsen, vervliegen minder snel, en komen daardoor hoger in de atmosfeer terecht. Op dit moment bouwen de onderzoekers aan een nog krachtigere laser, van wel 30 terawatt.

Behalve vliegtuigen en natuurkundigen kan zelfs het klimaat misschien profiteren van deze weersmanipulatie. In het tijdschrift New Journal of Physics stelde onderzoeker Nasrullah Khan zes jaar geleden al een opstelling voor waarmee de elektrische lading van de bliksem opgeslagen wordt op een condensator. Op een later tijdstip kan deze energie dan weer gebruikt worden.

Link naar het originele artikel.