Forscher lenken auf dem Säntis Blitze mit Laser ab

Wenns donnert, blitzt und kracht, schlagen in der Schweiz alljährlich zigtausende Blitze ein. Und richten oft grossen Schaden an, verursachen schwere Brände. Also nicht jeder Fläche lässt sich mit einem herkömmlichen Blitzableiter schützen. Seit längerer Zeit arbeiten Forscher an einem verbesserten Blitzschutz. Auch auf dem Säntis, wo ein internationales Forschungsteam auf einem 124 Meter hohen Telekommunikationsturm einen Laserstrahl als «Blitzableiter» einsetzte. Und damit erfolgreich war.

Besserer Schutz für die Infrastruktur

Das Experiment könnte zu einem besseren Schutz für Flughäfen, Startrampen und große Infrastruktureinrichtungen führen, schreibt das Team um Aurélien Houard vom Laboratoire d’Optique Appliquée bei Paris im Fachmagazin «Natur Photonics». Frühere Versuche, Laser zu diesem Zweck einzusetzen waren gescheitert. Jetzt haben die Wissenschaftler auf eine höhere Wiederholungsrate beim Laserpuls gesetzt. Der eingesetzte Laser strahlte Licht von etwa einem Mikrometer (Tausendstel Millimeter) Wellenlänge und mit einer Wiederholungsrate von 1000 Hertz aus.

Die Forscher installierten auf dem Säntis viele Messgeräte und zwei Hochgeschwindigkeitskameras, die die etwa einhundert jährlichen Einschläge mit bis zu 24.000 Bildern pro Sekunde aufzeichneten. Da diese Kameras aber bis zu fünf Kilometer von der Turmspitze entfernt waren, lieferten sich nur bei guter Sicht brauchbare Ergebnisse. So kam nur eine gute Aufnahme zustande. Dort zeigen die Kamerabilder, wie sich der Blitz mehr als 50 Meter lang um den Laserstrahl herumwindet und dann in den Ableiter des Turms einschlägt.

Es entsteht ein Filament

Was physikalisch vermutlich passiert: Die Laserpulse heizen entlang des Strahls die Luft stark auf, sodass viele Luftmoleküle in die kühlere Umgebung entweichen. So entsteht am Laserstrahl entlang ein sogenanntes Filament, eine Art Kanal mit sehr geringer Luftdichte. Wo die Luft viel leitfähiger ist als in der Umgebung und so die Blitzableitung erleichtert.

»Die Ergebnisse der Säntis-Versuchskampagne im Sommer 2021 liefern Indizienbeweise dafür, dass Filamente, die durch kurze und intensive Laserpulse gebildet werden, Blitzentladungen über beträchtliche Distanzen leiten können«, lautet das Fazit der Studienautoren. Weitere Versuchsreihen sollen das nun bestätigen.