Gewitterwolke manipuliert

Ein europäisches Forscherteam möchte in Zukunft Blitze kontrolliert aus den Gewitterwolken lenken. Das aktuelle Ergebnis ist ein entscheidender Meilenstein.

Die Wissenschaftler um Jérôme Kasparian von der Universität in Lyon in Zusammenarbeit mit der Freien Universität Berlin, des Forschungszentrums Dresden-Rossendorf, der Universität Genf sowie des französischen Center for Scientific Research (CNRS) haben mit einem Laserstrahl kurze Lichtimpulse mit hoher Energie auf die Wolke "gefeuert".

Dabei konnten sie nachweisen, dass sich so genannte Plasmakanäle gebildet haben, ionisierte Kanäle, in denen positiv und negativ geladene Luftmoleküle voneinander getrennt sind. Diese unsichtbaren, aber messbaren Kanäle bilden die Vorstufe zur Blitzentladung.

Zwei Milliarden Kilowatt in 150 Femtosekunden
Um diese hohe Energie zu erzeugen, wurde ein sehr starker Laser namens Teramobile (Abb. 2) eingesetzt. Bei zehn Schüssen pro Sekunde, die eine Länge von nur 150 Femtosekunden (das ist das Millonstel einer Milliardstel Sekunde) hatten, wurden jeweils zwei Milliarden Kilowatt geliefert. Die Forscher erklärten, dies entspräche der Leistung aller Kraftwerke der Welt zusammen.

Befeuert wurden dabei zwei Gewitterwolken auf dem Berg South Baldy (New Mexico, USA, knapp 3300 m Höhe). Dabei konnten sich gleich mehrere Plasmakanäle bilden, die eine Länge von ein paar hundert Metern aufwiesen. Kamil Stelmaszczyk von der Freien Universität Berlin, beteiligt an der Forschungsgruppe, weist aber darauf hin, dass diese Entladungen noch keine Blitze seien.

Plasmakanäle: Vorstufe von Blitzen
Es wurden aber Radiowellen gemessen, die den Zustand kurz vor der Entladung zeigen, und es konnte gezeigt werden, dass diese Plasmakanäle zeitlich mit den Laserimpulsen übereinstimmten, dies wird in Abb. 3 gezeigt. Hier sieht man mit dem Pfeil angedeutet die Richtung des Laserstrahls und die elektrischen Impulse, die mit ihm in Verbindung gebracht werden konnten (Abb. 4, zur Herkunft siehe "weiterführende Quellen" am Ende dieses Textes).

Blitze selbst lenken?
Die Wissenschaftler glauben nun, dass sie mit einer Erhöhung der Impulsdichte und einem noch kräftigeren Laserstrahl auch Blitze lenken können. Dies wäre ein Durchbruch beim Schutz vor Blitzschlag, der insbesondere für die Luftfahrt von Bedeutung wäre. Da nämlich das Material moderner Flugzeuge nicht mehr durchgängig aus Metall ist, schützt auch kein faradayscher Käfig mehr vor Schäden durch die Elektrizität. 

Weiterführende Quellen:

• Pressemitteilung IDW, Link
• Laser-Matter Interaction Group Publications, engl., Link
• Propagation of a TW laser pulse in the atmosphere, FU Berlin, engl., Link
• J. Kasparian, R. Ackermann, Y. -B. André, G. Méchain, G. Méjean, B. Prade, P. Rohwetter, E. Salmon, K. Stelmaszczyk, J. Yu, A. Mysyrowicz, R. Sauerbrey, L. Woeste, and J. -P. Wolf, "Electric events synchronized with laser filaments in thunderclouds," Opt. Express 16, 5757-5763 (2008), engl., Link