Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mobiler Terawatt-Laser als Atmosphären-Detektor und Blitzableiter

31.07.2001


Den weltweit ersten mobilen Spitzenlaser der Terawatt-Klasse haben Physiker aus Jena, Berlin, Paris und Lyon in einem deutsch-französischen Gemeinschaftsprojekt entwickelt und gebaut. Mit dem Hightech-Gerät wollen die Wissenschaftler in erster Linie die chemische Zusammensetzung der Erdatmosphäre untersuchen; darüber hinaus kann es für Umweltschutzzwecke eingesetzt und zu einem beweglichen Blitzableiter weiter entwickelt werden. Das Gerät liefert sechs Milliarden Kilowatt (6 Terawatt) Leistung bei einer Pulslänge von 50 Femtosekunden (Billionstel Sekunden). Es ist in einen herkömmlichen Eurocontainer montiert und kann somit per Lkw-Tieflader beliebig den Standort wechseln.

Bei der Atmosphären-Detektion machen sich die Wissenschaftler um Prof. Roland Sauerbrey (Uni Jena), Prof. Ludger Wöste (FU Berlin), Prof. André Mysyrowicz (École Nationale Supérieure de Techniques Avancées, Paris) und Prof. Dr. Jean-Pierre Wolff (Uni Lyon) einen optischen Effekt zunutze, der erst vor wenigen Jahren entdeckt wurde: Schießt man einen Billionen Watt starken, ultrakurz gepulsten Laserstrahl kilometerweit in den Himmel, so ändert sich schon nach einer kurzen Wegstrecke unter seiner immensen elektromagnetischen Wirkung sowohl räumlich als auch zeitlich der Brechungsindex des Mediums Luft.

Es entsteht quasi eine künstliche Linse, und aus dem ursprünglich tiefroten Laserstrahl mit 800 nm Wellenlänge entstehen Filamente konzentriert gebündelten weißen Lichts. Fängt man mit einem Teleskop das Streulicht dieses "weißen Lasers" aus der Erdatmosphäre auf, so ergeben die Spektralanalysen präzise Aufschlüsse über die chemische Zusammensetzung und selbst über Spurenverunreinigungen der Luft. "Sicher kann ein solches Instrument Industrieabgase auf ihre chemische Zusammensetzung und Konzentration noch in 15 Kilometer Höhe bestimmen", erläutert Prof. Dr. Roland Sauerbrey, Direktor des Jenaer Instituts für Optik und Quantenelektronik, ein denkbares Einsatzgebiet für den Prototypen. "Aber wir wollen nicht in erster Linie Umweltsünder überführen, sondern eher grundsätzlichere Forschungen über die Chemie der Erdatmosphäre ermöglichen."

So wird die Smog-Analyse über Ballungsgebieten ebenso anvisiert wie die nähere Erforschung der Treibhausgase. Der Vorteil des Teramobils gegenüber der herkömmlichen Verfahrensweise mit Wetter- oder Testballons liegt in seiner einfacheren und wesentlich präziseren Handhabbarkeit. Im Vergleich mit anderen lasergestützten Verfahren schneidet der deutsch-französische Atmosphärendetektor besser ab, weil er mit einem einzigen Laserstrahl eine Vielzahl von Molekülen gleichzeitig aufspüren kann.

Parallel dazu verfolgt die deutsch-französische Forschergruppe noch ein zweites Ziel: Der mobile Hightech-Laser taugt wahrscheinlich auch als Blitzableiter. 1998 wiesen Jenaer Physiker erstmals in Laborversuchen nach, dass innerhalb des kilometerlangen Laserstrahls Filamente mit erheblich erhöhter elektrischer Leitfähigkeit entstehen. Das heißt: Lenkt man einen solchen hochintensiven Laserstrahl in eine Gewitterwolke, so wird der Blitz höchstwahrscheinlich dort einschlagen und entlang des Strahls kontrolliert zur Erde fahren. "Im Grunde bilden wir damit das legendäre Experiment von Benjamin Franklin aus dem Jahre 1752 nach", schmunzelt Sauerbrey. "Der arbeitete allerdings damals noch mit einem langen, an einem Flugdrachen befestigten Kupferdraht und hat sich fürchterlich die Finger verbrannt. Das wollen wir tunlichst vermeiden."

Für gewöhnliche Einfamilienhäuser wäre der Laser-Blitzableiter natürlich zu teuer, für den Schutz elektronischer Hightech-Anlagen, etwa auf Flughäfen, würde er sich indes lohnen. Die häufig gestellte Frage, ob diese Technologie nicht auch für ein Gewitter-Kraftwerk tauge, beantwortet Sauerbrey indes mit einem klaren Nein. "Erstens sind wir nicht in der Lage, die extremen Energiemengen aus diesen natürlichen Entladungen zu bändigen und kontrolliert umzusetzen", schildert er. "Und zweitens: Wollen Sie etwa mit dem Rasierer in der Hand so lange warten, bis endlich der Blitz einschlägt?"

Ansprechpartner:
Prof. Dr. Roland Sauerbrey (Uni Jena)
Tel.: 03641/947200, Fax: 947202
E-Mail: sauerbrey@ioq.uni-jena.de
und
Prof. Dr. Ludger Wöste (FU Berlin)
Tel.: 030/838-55566
E-Mail: woeste@physik.fu-berlin.de

Friedrich-Schiller-Universität Jena
Dr. Wolfgang Hirsch
Referat Öffentlichkeitsarbeit
Fürstengraben 1
D-07743 Jena
Telefon: 03641 · 931030
Telefax: 03641 · 931032
E-Mail: roe@uni-jena.de

Dr. Wolfgang Hirsch | idw

Weitere Berichte zu: Blitzableiter Erdatmosphäre Laserstrahl Sauerbrey

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Metallisches Fused Filament Fabrication - Neues Verfahren zum metallischen 3D-Druck
12.10.2017 | Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM

nachricht Mit dem Laser durchs Gestein: Verfahren für Bohrungen in großer Tiefe senkt Kosten der Geothermie
11.10.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Smarte Sensoren für effiziente Prozesse

Materialfehler im Endprodukt können in vielen Industriebereichen zu frühzeitigem Versagen führen und den sicheren Gebrauch der Erzeugnisse massiv beeinträchtigen. Eine Schlüsselrolle im Rahmen der Qualitätssicherung kommt daher intelligenten, zerstörungsfreien Sensorsystemen zu, die es erlauben, Bauteile schnell und kostengünstig zu prüfen, ohne das Material selbst zu beschädigen oder die Oberfläche zu verändern. Experten des Fraunhofer IZFP in Saarbrücken präsentieren vom 7. bis 10. November 2017 auf der Blechexpo in Stuttgart zwei Exponate, die eine schnelle, zuverlässige und automatisierte Materialcharakterisierung und Fehlerbestimmung ermöglichen (Halle 5, Stand 5306).

Bei Verwendung zeitaufwändiger zerstörender Prüfverfahren zieht die Qualitätsprüfung durch die Beschädigung oder Zerstörung der Produkte enorme Kosten nach...

Im Focus: Smart sensors for efficient processes

Material defects in end products can quickly result in failures in many areas of industry, and have a massive impact on the safe use of their products. This is why, in the field of quality assurance, intelligent, nondestructive sensor systems play a key role. They allow testing components and parts in a rapid and cost-efficient manner without destroying the actual product or changing its surface. Experts from the Fraunhofer IZFP in Saarbrücken will be presenting two exhibits at the Blechexpo in Stuttgart from 7–10 November 2017 that allow fast, reliable, and automated characterization of materials and detection of defects (Hall 5, Booth 5306).

When quality testing uses time-consuming destructive test methods, it can result in enormous costs due to damaging or destroying the products. And given that...

Im Focus: Cold molecules on collision course

Using a new cooling technique MPQ scientists succeed at observing collisions in a dense beam of cold and slow dipolar molecules.

How do chemical reactions proceed at extremely low temperatures? The answer requires the investigation of molecular samples that are cold, dense, and slow at...

Im Focus: Kalte Moleküle auf Kollisionskurs

Mit einer neuen Kühlmethode gelingt Wissenschaftlern am MPQ die Beobachtung von Stößen in einem dichten Strahl aus kalten und langsamen dipolaren Molekülen.

Wie verlaufen chemische Reaktionen bei extrem tiefen Temperaturen? Um diese Frage zu beantworten, benötigt man molekulare Proben, die gleichzeitig kalt, dicht...

Im Focus: Astronomen entdecken ungewöhnliche spindelförmige Galaxien

Galaxien als majestätische, rotierende Sternscheiben? Nicht bei den spindelförmigen Galaxien, die von Athanasia Tsatsi (Max-Planck-Institut für Astronomie) und ihren Kollegen untersucht wurden. Mit Hilfe der CALIFA-Umfrage fanden die Astronomen heraus, dass diese schlanken Galaxien, die sich um ihre Längsachse drehen, weitaus häufiger sind als bisher angenommen. Mit den neuen Daten konnten die Astronomen außerdem ein Modell dafür entwickeln, wie die spindelförmigen Galaxien aus einer speziellen Art von Verschmelzung zweier Spiralgalaxien entstehen. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.

Wenn die meisten Menschen an Galaxien denken, dürften sie an majestätische Spiralgalaxien wie die unserer Heimatgalaxie denken, der Milchstraße: Milliarden von...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Meeresbiologe Mark E. Hay zu Gast bei den "Noblen Gesprächen" am Beutenberg Campus in Jena

16.10.2017 | Veranstaltungen

bionection 2017 erstmals in Thüringen: Biotech-Spitzenforschung trifft in Jena auf Weltmarktführer

13.10.2017 | Veranstaltungen

Tagung „Energieeffiziente Abluftreinigung“ zeigt, wie man durch Luftreinhaltemaßnahmen profitieren kann

13.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

ESO-Teleskope beobachten erstes Licht einer Gravitationswellen-Quelle

16.10.2017 | Physik Astronomie

Was läuft schief beim Noonan-Syndrom? – Grundlagen der neuronalen Fehlfunktion entdeckt

16.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Gewebe mit Hilfe von Stammzellen regenerieren

16.10.2017 | Förderungen Preise