2022年,中國山東引雷試驗成功,成功率居世界首位,有何用處?

宇宙觀察室 發佈 2024-04-27T22:03:40.311395+00:00

2022年7月,我國在山東濱州人工引雷試驗成功。而這次成功,宣告了我國引雷試驗的成功目前,我國引雷成功的概率達到了60%,居於世界前列。

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2022年7月,我國在山東濱州人工引雷試驗成功。當日不少群眾見證這一壯麗的風景,紛紛驚呼「這又是哪位道友要渡劫?」這次渡劫的不是別人,正是我國的人工引雷工程。而這次成功,宣告了我國引雷試驗的成功目前,我國引雷成功的概率達到了60%,居於世界前列。

看到這裡很多人好奇,為什麼要引雷?引雷對我們有著怎樣的影響?它的成功又會給我們生活帶來怎樣的好處?

人工引雷是什麼?

對很多人來說,是第一次聽說人工引雷技術,但是根據本次人工引雷成功的負責人郄秀書院士介紹,人類開展人工引雷技術已經不是什麼新鮮事了,要知道人類最早了解和認識雷電,就是通過人工引雷,這就是著名的「風箏實驗」。

18世紀,人類第一次認識到電可以作為一種能量,可以支持生產生活,開始有意識利用電能。而最早開始人類並不認為我們日常生活中的電流和天上的雷電具有同樣性質,直到富蘭克林所作的「風箏實驗」。

風箏試驗中,富蘭克林選擇在雷電天氣,將金屬絲拴在了風箏上,然後利用金屬的導電性,將天上的雷電引進事先準備的萊頓瓶中。

此後通過對萊頓瓶中的電進行電學試驗,證明了天上的雷電和人工摩擦所產生的電具有同樣的特性。

如此來看,這便是最早的人工引雷嘗試。當然這樣的方法具有一定的危險性,此後很多科學家為了驗證富蘭克林所說的正確性,進行了引雷試驗,但是他們也不幸的成為高壓下的亡魂。

隨著人們對雷電和電學認知不斷的加深,發現天上雷電和我們日常所使用的電具有同樣的特性,不少人開始思考人工引雷的可能性。

進入上個世紀60年代,紐曼和布魯克兩位科學家提出了人工引雷的方案,他們的想法是利用金屬的導電性,在巨大的電場置入導線,就引起放電現象。

1967年,紐曼利用火箭拖拽導線,成功人工引雷,這是人類歷史第一次成功的人工引雷試驗。看到這一可能性後,中國、法國、日本等國也開展人工引雷試驗,並獲得了成功。

1977年,中科院原蘭州高原大氣物理研究所便開展了中國歷史上,首次人類引雷試驗。本次試驗中採用的是土火箭將導線送入強電場中,並獲得了成功。而中國擁有專門的人工引雷的火箭,成功引雷則在1989年,此後我國在專門引雷火箭的打造上,不斷突破。

2005年,在山東濱州,我國利用引雷火箭,測到了微秒級時間解析度的回擊電流波形。06年後,我國的人工引雷試驗開始逐漸轉向廣東地區。

2008年,我國推出了自主研發的新一代人工引雷火箭系統,次年試驗成功。目前,我國所使用的人工引雷火箭均是我國自主研發的,這項成功的研製,極大的降低了此後我們引雷試驗的成本。

截止2022年,我國已經成功人工引雷300餘次,其中功不可沒的引雷火箭,為我國雷電科學試驗發展做出了巨大的貢獻。同時也正是一群雷電人的付出,才能讓我國在這項技術上立於世界之巔。人類控制和利用雷電,已經不再是遙不可及的事情。

為何要引雷?

我國的是一個雷電災害頻發的國家,每年6-8月各地均會發布雷電預警,每年因雷電所造成的人身傷害和財產損失報導也屢見不鮮。雷電不僅給人畜帶來性命威脅,也易引起火災,造成電力系統、通信系統以及電子信息故障,給人類日常生活和經濟建設帶來損失。

為了減少雷電災害給大眾所帶來的直接或間接經濟損失,我國自上個世紀70年代開始,便開始了「人工引雷」的試驗。俗話說,想要減少災害帶來的傷害,首先就要了解災害的本質。

「人工引雷」作業,是目前了解雷電最合適的方式。

根據相關人士介紹,火箭人工引雷技術,是國際上較為通用的引雷技術,它指的是向已經起電的雷暴雲,發射帶有金屬導線的專用火箭,從而引發雷電的技術。

一般來說,當條件達到標準後,應用火箭引雷的話,當火箭上升到200米迪的高度,就可以引雷成功。

這個技術有效的改變了,此前自然雷電想要捕獲雷電的困擾。要知道在沒有人工引雷技術出現以前,捕捉他們也不是件容易的事情可不是件容易的事情,自然雷電具有瞬時性和隨機性等特性。

現階段想要直接探測具有極大的挑戰性,因此很長的一段時間,我們都在追著雷電跑。

但是隨著光學、電流以及磁場等多種觀測技術的全面提升,人類引雷技術已經可以在時空上對閃電進行預判和控制,這些都為認識和發展閃電的物理本質提供了良好的條件。

當然利用人工引雷,我們可以準確的掌握閃電的時空信息和放電量,為定位雷電提供轉卻的定源。同時,利用人工引雷,可以超越時空開展真實大氣條件下相關雷擊防護測試,以增加相關雷電防護配置,減少雷擊事件出現。

所以研究人工引雷技術,具有重要的意義,可以推動雷電防護事業的發展,減少雷擊事件的發生。同時,也帶動了我們了解雷電這一自然現象的進程,為日後利用雷電提供了重要技術基礎。

人工引雷試驗是如何進行的?

當然人工引雷有著特定的條件,畢竟雷電也發生在特定的環境之中。例如自然閃電通常發生在雷暴雲中,這類雲層對流非常的旺盛,分子之間頻繁摩擦容易給了雷電的產生提供了良好的條件。

而人工雷電並不是在創造,而是將可能發生雷暴的雲層按照設定的時間和地點引爆。

學界認為,引雷最好時機是自然雷電即將發生且但尚未發生的時候。在引雷之前,小組的成員需要對現場天氣情況、地面的大氣電場等進行調查和測量,掌握準確的數據,另一方面,要對雷電發生的概率進行預判。

一般來說,雷電發生的天氣,天色較暗,雲層較厚,且雷電僅發生在雷暴雲中,因此發射火箭的時間需要精準的計算,防止出現發射失誤。

引雷的時機很重要,而引發雷電的火箭也大有玄機。一般來說,引雷火箭有兩個部分組成,一個是火箭,另一個是位於火箭後端的鋼絲線圈。當發射成功後,鋼絲會受到衝擊進而散開,形成一個直達地面的放電通道。受到金屬導電性的影響,原本就很狂暴的雷電雲內部發生劇烈的變化,進而發生放電。

在引雷作業中,試驗人員會提前對當日的天氣情況進行計算,判斷是否適合進行試驗。當條件滿足時,他們便會當機立斷的按下開關,將火箭發射出去,隨後火箭便會以200米/秒的速度升空,而火箭在上升過程中將擾動高空的磁場,而這種變化達到一定的界限,便會達到閃電的初始階段,即先導。

而先導向上運動發展至雷電雲的電荷區,而聚集的電荷通過散開的鋼絲線引向大地。而鋼絲的末端是事先連接在法拉第籠。隨著耀眼的閃電和雷聲,電流得以收集,我們就可以利用設備,對雷電的電流和輻射等進行測量。

人工引雷的應用前景

人工引雷的有著廣闊的應用前景,特別是為了人工影響雷暴、雷電的方法提供重要的基礎。之所以不斷的開展人工引雷作業,其目的在於有朝一日,可以更好地控制、利用的雷電這一巨大的能量。這是自古以來人類的美好願望,但是一切都需要建立在對雷電有著科學的認知的基礎之上。

當然天氣的可控性是我們一直以來研究的問題,對於雷電來說亦是如此。雖然,以目前的科學水平我們可能無法做到利用雷電這一高度,但是利用現行的人工引雷試驗,我們已經可以消減雷電帶來的影響。

相信未來隨著我們對雷電認知的不斷深入,相關技術也將不斷的進步,利用雷電更好的支持我國經濟發展和日常生活。讓雷電不再是災害,成為人類一項重要的可持續資源。

在利用雷電方面,除了引還需要儲存。和我們的水力發電或者火力發電,閃電可以說是自然界中短時間瞬間爆發的巨大能量的代表,具有高度的不確定性和不可控性。

這樣的情況下,對於存儲它的材料也有著高度的要求,目前還沒有發現合適的裝置材料。即便是有,電力作為社會生產建設的基礎,它的相關建設需要處於一個合理的價格,如果成本過高,性價比不高的話,對於雷電的利用來說,僅能是試驗階段,無法真正進入商用,這與我們的所初研究的目的有著不小的差距。在這一方面,也需要持之以恆加以改進。

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