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 Elektronenstrahlbehandlung von 3D-Objekten
22.09.2016 | Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP

nachricht Elektrochemische Messung: Korrosivität von Kunststoffschmelzen schnell bestimmen
22.09.2016 | Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: First-Ever 3D Printed Excavator Project Advances Large-Scale Additive Manufacturing R&D

Heavy construction machinery is the focus of Oak Ridge National Laboratory’s latest advance in additive manufacturing research. With industry partners and university students, ORNL researchers are designing and producing the world’s first 3D printed excavator, a prototype that will leverage large-scale AM technologies and explore the feasibility of printing with metal alloys.

Increasing the size and speed of metal-based 3D printing techniques, using low-cost alloys like steel and aluminum, could create new industrial applications...

Im Focus: Zielsichere Roboter im Mikromaßstab

Dank einer halbseitigen Beschichtung mit Kohlenstoff lassen sich Mikroschwimmer durch Licht antreiben und steuern

Manche Bakterien zieht es zum Licht, andere in die Dunkelheit. Den einen ermöglicht dieses phototaktische Verhalten, die Sonnenenergie möglichst effizient für...

Im Focus: Experimentalphysik - Protonenstrahlung nach explosiver Vorarbeit

LMU-Physiker haben mit Nanopartikeln und Laserlicht Protonenstrahlung produziert. Sie könnte künftig neue Wege in der Strahlungsmedizin eröffnen und bei der Tumorbekämpfung helfen.

Stark gebündeltes Licht entwickelt eine enorme Kraft. Ein Team um Professor Jörg Schreiber vom Lehrstuhl für Experimentalphysik - Medizinische Physik der LMU...

Im Focus: Der perfekte Sonnensturm

Ein geomagnetischer Sturm hat sich als Glücksfall für die Wissenschaft erwiesen. Jahrzehnte rätselte die Forschung, wie hoch energetische Partikel, die auf die Magnetosphäre der Erde treffen, wieder verschwinden. Jetzt hat Yuri Shprits vom Deutschen GeoForschungsZentrum GFZ und der Universität Potsdam mit einem internationalen Team eine Erklärung gefunden: Entscheidend für den Verlust an Teilchen ist, wie schnell die Partikel sind. Shprits: „Das hilft uns auch, Prozesse auf der Sonne, auf anderen Planeten und sogar in fernen Galaxien zu verstehen.“ Er fügt hinzu: „Die Studie wird uns überdies helfen, das ‚Weltraumwetter‘ besser vorherzusagen und damit wertvolle Satelliten zu schützen.“

Ein geomagnetischer Sturm am 17. Januar 2013 hat sich als Glücksfall für die Wissenschaft erwiesen. Der Sonnensturm ermöglichte einzigartige Beobachtungen, die...

Im Focus: New welding process joins dissimilar sheets better

Friction stir welding is a still-young and thus often unfamiliar pressure welding process for joining flat components and semi-finished components made of light metals.
Scientists at the University of Stuttgart have now developed two new process variants that will considerably expand the areas of application for friction stir welding.
Technologie-Lizenz-Büro (TLB) GmbH supports the University of Stuttgart in patenting and marketing its innovations.

Friction stir welding is a still-young and thus often unfamiliar pressure welding process for joining flat components and semi-finished components made of...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Smart Glasses Experience Day

30.09.2016 | Veranstaltungen

Einzug von Industrie 4.0 und Digitalisierung im Südwesten - Innovationstag der SmartFactoryKL

30.09.2016 | Veranstaltungen

"Physics of Cancer" - Forscher diskutieren über biomechanische Eigenschaften von Krebszellen

30.09.2016 | Veranstaltungen

 
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Smart Glasses Experience Day

30.09.2016 | Veranstaltungsnachrichten

Materialkompetenz für den Leichtbau: Fraunhofer IMWS präsentiert neue Lösungen auf der K-Messe

30.09.2016 | Messenachrichten

Vom Rollstuhl auf das Liegerad – Mit Funktioneller Elektrostimulation zum Cybathlon

30.09.2016 | Energie und Elektrotechnik