Vildt forsøg: Forskere styrer lyn med laserstråle
For første gang er det lykkedes forskere at bruge en laser til at dirigere, hvor lynet slår ned. Opdagelsen kan bane vejen for ny type beskyttelse mod lynnedslag.
Laser bruges som lynafleder

Lynaflederen blev opfundet i 1700-tallet af den amerikanske forsker Benjamin Franklin. Franklins princip udnyttes fortsat i dag, men nu bringer et nyt studie en helt ny laserteknologi på banen. (Foto: TRUMPF/Martin Stollberg)

Lynaflederen blev opfundet i 1700-tallet af den amerikanske forsker Benjamin Franklin. Franklins princip udnyttes fortsat i dag, men nu bringer et nyt studie en helt ny laserteknologi på banen. (Foto: TRUMPF/Martin Stollberg)

Det lyder næsten som science fiction, men den er god nok: I den seneste udgave af det videnskabelige tidsskrift Nature Photonics afslører en international forskergruppe, at det for første gang er lykkedes at styre, hvor lynet slår ned, ved hjælp af en kæmpe laser.

Eksperimentet er sket i det nordøstlige Schweiz, på toppen af Säntis-bjerget, som jævnligt rammes af voldsomt tordenvejr.

»Man har lavet en række lignende forsøg i laboratorier, hvor man bruger lasere til at dirigere kunstige lyn, men det er første gang, at det er lykkedes at dirigere lyn i naturen,« fortæller studiets førsteforfatter Aurélien Houard, som er forskningsingeniør ved Ecole Polytechnique i Paris, til Videnskab.dk.

Håbet er, at opdagelsen i fremtiden kan være med til at bane vejen for bedre beskyttelse mod lynnedslag for kritisk infrastruktur såsom lufthavne og elværker, forklarer han.

En dansk forsker påpeger, at eksperimentets metode potentielt også kan anvendes til våbenteknologi, selvom forskerne bag studiet ikke har tænkt i disse baner.

Om eksperimentet

I det nye studie beskriver forskere, at de har dirigeret lyn ved hjælp af en specialbygget, kraftig laser.

Eksperimentet foregik under tordenvejr på en bjergtop i Schweiz i 2021.

Forskerne skød laseren op mod lyn, og ifølge målinger med instrumenter fik i alt fire lyn ’omdirigeret’ deres rute af laseren.

Kun ét ud af de fire lyn blev filmet af højhastighedskameraer (de øvrige lyn var gemt væk bag skyer).

På optagelserne kan man se lynet følge laserens bane cirka 50 meter.

Skaber et spor af elektroner

I eksperimentet bruger forskerne en laser på størrelse med en bil, og som er specialbygget til forsøget.

Laseren udsender op mod 1.000 lyspulser per sekund og er dermed yderst kraftig.

Når forskerne skyder laseren op i luften, kan den slå elektroner løs fra molekyler i atmosfæren. På den måde skaber laserens stråle altså en slags ’motorvej’ i atmosfæren, som lynet kan følge.

»Laseren skaber et spor af elektroner med elektrisk ledningsevne, og derfor er det nemmere for lynet at følge sporet end at gå gennem den almindelige atmosfære,« forklarer Torsten Neubert, som er mangeårig forsker i lyn, men ikke har været en del af det nye studie.

»Atmosfæren er ikke en god elektrisk leder, så under normale omstændigheder er det lidt tilfældigt, hvor lynet slår ned. Det er derfor, lynet zigzagger. Men hvis der er mulighed for at følge et spor med bedre ledningsevne, vil lynet gøre det. Ligesom hvis det var en lang kobberledning, som stak op i atmosfæren.«

En virtuel lynafleder

Sporet af elektroner i atmosfæren eksisterer kun i meget kort tid – langt mindre end et sekund.

I lignende forsøg har andre forskere også tidligere forsøgt at dirigere lynnedslag ved at skyde elektroner op i atmosfæren. Dog uden held, fortæller Torsten Neubert.

»Det er en sjov ide, og det er flot, at de er lykkedes med forsøget. Men jeg er ikke overrasket over princippet i, at de kan dirigere lyn,« siger Torsten Neubert, som seniorforsker ved DTU Space.

Den specialbyggede laser fra forsøget er installeret ved et 124 meter højt antennetårn på den schweiziske bjergtop, som bliver ramt af lyn cirka 100 gange om året.

På toppen af antennetårnet sidder også en almindelig lynafleder; en lang metalstang, som ligeledes tiltrækker lynet, fordi den tilbyder en ’motorvej’ med bedre ledningsevne end atmosfæren.

»Laseren fungerer som en slags virtuel forlængelse af lynaflederen af metal. Og ved at forlænge lynaflederen, øger vi også området, som er beskyttet af lynaflederen,« siger Aurélien Houard.

Antennetårn på bjergtop i Schweiz

Eksperimenterne foregik på en bjergtop i Schweiz, hvor der står et højt antennetårn. Laserstrålen fungerer som en virtuel forlængelse af antennetårnets egen lynafleder. I alt lykkedes forskerne med at omdirigere fire lyn. (Foto:TRUMPF/Martin Stollberg) 

Kan beskytte et større område

Han forklarer, at en almindelig lynafleder af metal normalt beskytter en radius omkring sig, som svarer til dens højde.

»Hvis en lynafleder for eksempel er 10 meter høj, vil den beskytte et område på 10 meter omkring sig. Så ideen er, at laseren i teorien kan forlænge lynaflederen virtuelt med flere hundrede meter op i luften og dermed beskytte et område på flere hundrede meter,« siger Aurélien Houard og fortsætter:

»Det er ikke muligt med en normal lynafleder, som er begrænset af sin højde.«

Hvordan virker en lynafleder?

En lynafleder består af en metalstang, som monteres på bygningen (eller andet) som skal beskyttes mod lynnedslag.

Hvis lynet rammer, vil det ’foretrække’ at slå ned i metalstangen. Fra metalstangen vil lynet blive ført videre ned til jorden frem for at gå igennem bygningen og medføre skade.

Princippet bag lynaflederen blev første gang vist i 1700-tallet af den amerikanske videnskabsmand Benjamin Franklin, som også blev præsident og er blandt 'the founding fathers' i USA.

Ideen om at beskytte et større område mod lynnedslag kan ifølge Aurélien Houard være særlig attraktiv for landingsbaner og lufthavne, som er svære at beskytte med klassiske lynafledere.

Han understreger dog, at det kræver 10-15 års videreudvikling af teknologien, før vi eventuelt vil se laserbeskyttelse af lufthavne i praksis.

»Her har vi bare demonstreret, at princippet virker. Men hvis det skal ud i virkeligheden, skal det testes og videreudvikles mere, og man skal for eksempel være 100 procent sikker på, at det altid virker og beskytter flyet,« siger Aurélien Houard.

Kan udnyttes militært

I øjeblikket vil prisen på den specialbyggede laser – mere end to millioner Euro – formentlig også afskrække de fleste fra at anskaffe sig en laserbeskytter mod lyn.

»Før det bliver muligt at bruge i praksis skal systemet formentlig være billigere og mere kompakt. Og så skal de lave nogle længere spor med laseren, end hvad de demonstrerer her. Men hvis de udvikler teknologien i den retning, begynder den også at gå hånd i hånd med, hvad man ønsker sig i våbenindustrien,« siger Torsten Neubert.

I sin egen forskning i lyn er han selv blevet opmærksom på, at teknologier til at dirigere og skabe lyn i laboratorier kan få prædikatet ’dual use,’ som betyder, at teknologien potentielt også kan udnyttes militært.

»Der findes faktisk en del forskning, som går ud på at lave våben, hvor man retter energi mod det mål, man gerne vil ødelægge. En af de ting, man har tænkt på, er små kunstige lyn,« siger Torsten Neubert.

»Jeg stiftede selv bekendtskab med det under et projekt, hvor vi lavede højspændingsforsøg, som havde med lyn at gøre. Da vi skrev en EU-ansøgning skulle vi adressere, om teknologien var ’dual use’. Jeg anede slet ikke, hvad ’dual use’ betød,« tilføjer han.

Tallene er usikre, men forskellige estimater lyder på, at mellem 6.000 og 24.000 mennesker på verdensplan dør hvert år på grund af lynnedslag. I Danmark dør færre end én om året, men flere rammes uden at dø, oplyser DMI (Foto: Shutterstock)

Forsker: Ingen militære hensigter

Da Videnskab.dk spørger Aurélien Houard, hvilke tanker han har gjort sig i forhold til ’dual use’, er han heller ikke stødt på begrebet i forbindelse med sin forskning.

»Jeg kan ikke se, hvordan man skal bruge teknologien militært. Vi har kun brugt det til at guide lynnedslag, og jeg kan ikke se, at det kan bruges til andet end at studere lyn eller beskytte sig mod dem,« siger han.

Torsten Neubert henviser til en international aftale om våben og dual-use-teknologier, den såkaldte Wassenaar-aftale, som blandt andet omtaler ’directed energy weapon systems’ med lasere – altså teknologi, som ved hjælp af lasere kan overføre energi til et mål.

»Jeg tænker ikke, at man kan bruge selve lynet til våben, men mere princippet om at bruge lasere til at lave spor, som peger mod et mål. I stedet for lynet kan man selv have en maskine, som skaber stor spænding. Forestil dig en Star Wars-agtig ting, som skyder en laser ud først og derefter en kraftig puls, som rammer målet,« siger Torsten Neubert.

Han understreger, at han ikke selv har noget med våben eller militær at gøre.

»Men det er noget, vi bliver nødt til at forholde os til i akademia. Som minimum skal vi i hvert fald redegøre for, at der ikke er ’dual use’ i en teknologi, når vi sender ansøgninger til EU,« slutter han.

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcasts herunder. Du kan også findes os i din podcast-app under navnet 'Videnskab.dk Podcast'.

Videnskabsbilleder

Se de flotteste forskningsfotos på vores Instagram-profil, og læs om det betagende billede af nordlys taget over Limfjorden her.

Ny video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's videojournalister med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.

Hej! Vi vil gerne fortælle dig lidt om os selv

Nu hvor du er nået helt herned på vores hjemmeside, er det vist på tide, at vi introducerer os.

Vi hedder Videnskab.dk, kom til verden i 2008 og er siden vokset til at blive Danmarks største videnskabsmedie med omkring en million brugere om måneden.

Vores uafhængige redaktion leverer dagligt gratis forskningsnyheder og andet prisvindende indhold, der med solidt afsæt i videnskabens verden forsøger at give dig aha-oplevelser og væbne dig mod misinformation.

Vores journalister fortæller historier om både kultur, astronomi, sundhed, klima, filosofi og al anden god videnskab indimellem - i form af artikler, podcasts, YouTube-videoer og indhold på sociale medier.

Vi stiller meget høje krav til, hvordan vi finder og laver vores historier. Vi har lavet et manifest med gode råd til at finde troværdig information, og vi modtog i 2021 en fornem pris for vores guide til god, kritisk videnskabsjournalistik.

Vores redaktion gør en dyd ud af at få uafhængige forskere til at bedømme betydningen af nye studier, og alle interviewede forskere citat- og faktatjekker vores artikler før publicering.

Hvis du går rundt og undrer dig over stort eller småt, vil vi elske at høre fra dig og forsøge at give dig svar med forskernes hjælp. Send bare dit spørgsmål til vores brevkasse Spørg Videnskaben.

Vi håber, at du vil følge med i forskningens forunderlige opdagelser her på Videnskab.dk.

Få et af vores gratis nyhedsbreve sendt til din indbakke. Du kan også følge os på sociale medier: Facebook, Twitter, Instagram, YouTube eller LinkedIn.

Med venlig hilsen

Videnskab.dk