JPH05180954A - Method and apparatus for inducing thunderbolt with laser - Google Patents

Method and apparatus for inducing thunderbolt with laser

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JPH05180954A
JPH05180954A JP3358251A JP35825191A JPH05180954A JP H05180954 A JPH05180954 A JP H05180954A JP 3358251 A JP3358251 A JP 3358251A JP 35825191 A JP35825191 A JP 35825191A JP H05180954 A JPH05180954 A JP H05180954A
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JP
Japan
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lightning
laser
laser light
plasma
thundercloud
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Application number
JP3358251A
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Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Kawai
正之 河合
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
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Abstract

PURPOSE:To ensure the safety of buildings, information processing equipment and the like without any interference with tree facilities at the surrounding areas by positively inducing thunderbolt from thunder cloud to a lightning arrester. CONSTITUTION:An electron beam 12 is made to enter into a resonance device from a free-electron laser-light generator 8. The part between resonance mirrors 14 and 14' is resonated with a wiggler 13. Thus, free-electron laser light 15 is taken out and emitted toward thunder cloud 3 through the tip of lightning arrester 2 by way of optical systems 16 and 17. Plasma is formed through dielectric breakdown of air in a plasma zone 5. The thunderbolt is induced from the thunder cloud. At this time, the focal point of the laser having the high power density is made to be the variable focal point by changing the wavelength of the free-electron laser light. The focal length is changed in time, and the focal point is made to continue in space. Thus, the plasma channel, which is as long as possible, is directed toward the thunder cloud from the tip of the lightning arrester 2.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】開示技術は、各種の電気,電子設
備に対する雷からの被害を避けるべくレーザーを用いて
誘雷する技術の分野に属する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The disclosed technology belongs to the field of technology for inducing lightning with a laser in order to avoid damage to various electric and electronic equipment from lightning.

【0002】[0002]

【従来の技術】周知の如く、人類の発展は社会的,個人
的活動に負うものであり、該活動は昼夜を分たず不断に
行われ、夜間は勿論のこと、曇天は地下,海中に於ける
活動も盛んになり、これらの太陽光のゆき亘らない時
間,場所に於ける活動を保証しているものは照明等に用
いられる電気エネルギーによるところが大であり、特
に、夜間における活動等近時の文明を支えているものは
該電気エネルギーであることは異存はないものでる。
2. Description of the Related Art As is well known, the development of human beings depends on social and personal activities, which are performed day and night without interruption. Activities in the area have become popular, and the thing that guarantees the activities at the time and place where sunlight does not spread is largely due to the electric energy used for lighting, etc. There is no doubt that it is the electric energy that supports the civilization of recent times.

【0003】而して、該種電気エネルギーは各種の発電
所から供給され、単に、生産設備のみならず、近時はコ
ンピューター等の高度の発達により各種の情報産業や教
養,娯楽生活をも大きく支持している。
[0003] Thus, the kind of electric energy is supplied from various power plants, and not only the production equipment but also the information industry, the education, and the entertainment life are greatly expanded recently due to the advanced development of computers and the like. I support you.

【0004】したがって、供給されている電気エネルギ
ーが種々の原因により停電等で中断すると、産業社会や
市民社会をまひさせ、その活動を著しく阻害するもので
ある。
Therefore, if the supplied electric energy is interrupted due to a power outage or the like due to various causes, it impairs industrial society and civil society and significantly hinders their activities.

【0005】ところで、かかる電気エネルギーの中断は
地震,台風等の大規模な集中的災害に起因することも多
いが、しばしば経験的に知られている如く落雷によるト
ラブルの発生もかなりの頻度で発生している。
By the way, such interruption of electric energy is often caused by a large-scale intensive disaster such as an earthquake or a typhoon, but as is often known empirically, troubles due to lightning strikes occur frequently. is doing.

【0006】例えば、冬季高圧電線や変電所に落雷が生
じると、各種の電気施設においてショート,スパーク等
により装置機構の破壊や損傷等が生じて著しい悪影響を
及ぼすこともあるが、上述した如く、近時コンピュータ
ー等の各種OA機器の拡充に伴い、通信や情報処理が盛
んに行われていることから落雷による停電等によりかか
るOA機器の作動が不測にして中断すると、データ処理
がまひしたり、蓄積されたデータや記録が消失されて経
済的に大きな損害を被るばかりでなく、回復し難いダメ
ージを受ける場合もある。
[0006] For example, when a lightning strike occurs in a high-voltage power line or a substation in the winter, the device mechanism may be destroyed or damaged due to a short circuit, a spark, or the like in various electric facilities, which may have a significant adverse effect. With the recent expansion of various OA devices such as computers, communication and information processing are actively carried out, so if the operation of such OA devices is unexpectedly interrupted due to a power outage due to a lightning strike, data processing may be hurt, Not only does the stored data and records be lost and suffers significant financial damage, but it may also be difficult to recover.

【0007】これに対処するに、各種の電気施設や情報
処理機構においては蓄電装置や自家発電装置等を備えて
即応的に切り換えるようにしているが、基本的には避雷
技術が優先するものであり、したがって、各種設備には
避雷針等の避誘雷施設を必ず設けるようにされてはい
る。
In order to deal with this, various electric facilities and information processing mechanisms are equipped with a power storage device, an in-house power generation device, etc. so as to be switched promptly, but basically, the lightning protection technology has priority. Therefore, various facilities are always equipped with lightning protection facilities such as lightning rods.

【0008】而して、周知の如く、落雷は一種の自然現
象であり、気象学等を交えて種々の解析,研究がなされ
てはいるが、雷の発生源である雷雲は高度数百メートル
から数千メートル単位の高層に発生し、落雷は地上等に
雷雲との最短距離部分の間で発生するために避雷施設に
於いては避雷針等を設けてはいるものの、必ずしも尖突
部の電解強度の大きなところのみならず、他の尖突部に
も落雷が生ずる可能性が潜在的にあり、したがって、か
かる自然落雷よりも積極的に雷雲に対する誘雷する技術
が研究開発されるようになってきている。
As is well known, lightning strikes are a kind of natural phenomenon, and various analyzes and studies have been carried out in combination with meteorology, but the thundercloud that is the source of lightning has an altitude of several hundred meters. Since lightning strikes occur in the upper layers of several thousand meters from the ground, and lightning strikes occur at the shortest distance from the thundercloud on the ground, etc. There is a possibility that lightning strikes may occur not only in areas of high intensity but also in other pointed parts, so research and development is being conducted on technology to more proactively induce thunderclouds than such natural lightning strikes. Is coming.

【0009】例えば、雷雲発生に対し避雷施設の近傍か
ら軽量小型ロケットを該雷雲にて発射し、通電ワイヤー
等をロケットと共に可及的に高い上層位置まで上昇させ
て誘雷するようにする技術も案出されてはいる。
For example, there is also a technique for launching a light and small rocket from the vicinity of the lightning protection facility against the occurrence of a thundercloud and raising an electric wire or the like together with the rocket to a position as high as possible in the upper layer to induce lightning. Has been devised.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た如く落雷は自然現象であるために、雷雲発生に対応し
てロケット等を打ち上げることは場当り的であって、速
やかな対処が出来難い難点があり、雷発生等には突風等
が生ずることから上昇させたワイヤーが近辺の樹木や電
線,建造物等に接触しかねないという不都合さもある。
However, since the lightning strike is a natural phenomenon as described above, launching a rocket or the like in response to the occurrence of a thundercloud is ad hoc and it is difficult to take prompt measures. However, there is a disadvantage in that a raised wire may come into contact with trees, electric wires, buildings and the like in the vicinity due to a gust of wind or the like caused by lightning.

【0011】そして、即応的にロケットを打ち上げるべ
く常に発射可能の整備状態を完全に保持しておくことは
著しく困難であるという難点もあった。
There has also been a problem that it is extremely difficult to always maintain the maintenance state in which the rocket can be launched so that the rocket can be immediately launched.

【0012】これに対処するに、避雷針の先端と雷雲と
の間にレーザー光を短絡的に形成させ、該レーザー光の
パワーにより雷雲と避雷針との間の空気を絶縁破壊させ
てプラズマを発生させ、該プラズマの高い導電性により
避雷設備に積極的に誘雷する技術が案出されてはいる。
To deal with this, a laser beam is formed in a short circuit between the tip of the lightning rod and the thundercloud, and the power between the laser beam causes the air between the thundercloud and the lightning rod to be dielectrically broken down to generate plasma. A technique has been devised that positively induces lightning protection equipment by the high conductivity of the plasma.

【0013】而して、該レーザー光による空気の絶縁破
壊を介してのプラズマ発生は当該レーザー光のパワー密
度が高くなければ発生しないことから当該レーザー光を
集光させてそのパワー密度を上げるべく集光するにレー
ザー光の焦点距離を絞り込むことが考えられる。
Since plasma generation through dielectric breakdown of air by the laser light does not occur unless the power density of the laser light is high, it is necessary to focus the laser light to increase its power density. It is conceivable to narrow the focal length of the laser light for focusing.

【0014】而して、空気をプラズマ化するエネルギー
限界は、パルス幅50nsの場合0.3GW/cm2
ある。
The energy limit for converting air into plasma is 0.3 GW / cm 2 when the pulse width is 50 ns.

【0015】しかしながら、当然のことながら、物理的
に焦点距離の深度が浅ければ、レーザー光のパワー密度
は大きくなり、逆に長ければ小さくなるという矛盾点が
あり、而して、在来開発対象となっているレーザー光
は、例えば、炭酸ガスレーザー光等があるが、その波長
は、例えば、10.6ミクロン等と固定されたもので、
したがって、焦点距離を時間的に変えることは出来ない
ものであった。
However, as a matter of course, there is a contradiction that the power density of the laser beam becomes large when the depth of the focal length is physically small, and conversely becomes small when the depth of the focal length is physically long. The target laser light is, for example, carbon dioxide gas laser light, but the wavelength is fixed at, for example, 10.6 microns.
Therefore, the focal length cannot be changed with time.

【0016】ところで、レーザー光による空気の絶縁破
壊を介してのプラズマ発生は雷雲からの雷を該プラズマ
の導電性によって避雷を行うことを基礎とするものであ
って、当然のことながら、前述ロケットによる通電ワイ
ヤー上昇と同様にプラズマチャネルが長ければ長いほど
(通常100mの長さが必要である。)避雷効果は良好
に期待されるものである。
By the way, the generation of plasma through the dielectric breakdown of air by laser light is based on the fact that lightning from a thundercloud is arrested by the conductivity of the plasma. As in the case of raising the current-carrying wire due to (1), the longer the plasma channel is (normally 100 m is required), the better the lightning protection effect is expected.

【0017】したがって、在来開発された炭酸ガスレー
ザー等のガスレーザーではプラズマチャネルを長くする
作用が潜在的に生ずるものであるが、波長固定されてい
ることから、レンズ等の光学系を介しての焦点距離を長
くすることは不可能であり、又、周知の如く、雷雲は水
蒸気や水滴が高濃度に混在状態になっている気体であっ
て、その状態も千差万別であり、空気の絶縁破壊を介し
てのプラズマ発生条件は、したがって、種々異なり、最
適絶縁破壊を介してのプラズマ発生につながる最適波長
のレーザー光を選択する自由度は全くなかったものであ
る。
Therefore, a gas laser such as a carbon dioxide gas laser that has been conventionally developed has a potential effect of lengthening the plasma channel, but since the wavelength is fixed, it is possible to use an optical system such as a lens. It is not possible to increase the focal length of, and as is well known, a thundercloud is a gas in which water vapor and water droplets are mixed in a high concentration, and the state is also different, Therefore, the conditions for plasma generation via dielectric breakdown are variously different, and there is no freedom to select a laser beam having an optimum wavelength that leads to plasma generation via optimum dielectric breakdown.

【0018】ところで、空気の絶縁破壊を介してのプラ
ズマはその発生から消滅までマイクロセコンド単位であ
るが、レーザーの発生から消滅までの寿命はその数百倍
から数千倍も短いという性質があり、かかるレーザーの
プラズマ密度の高い部位である焦点距離を極めて短時間
に変化させることによりパワー密度の高い焦点が空間的
に同質的に連続することになることからレーザー光のパ
ワー密度の高い部分のプラズマチャネルが連続的に形成
されることになり、雷雲からの避雷経路が形成されるこ
とになる。
By the way, the plasma through the dielectric breakdown of air is in units of microseconds from its generation to its extinction, but the lifetime from the generation of the laser to its extinction is hundreds to thousands of times shorter. , By changing the focal length, which is the high plasma density portion of the laser, in an extremely short time, the high power density focal points will be spatially homogenously continuous. The plasma channel will be formed continuously, and the lightning protection path from the thundercloud will be formed.

【0019】しかしながら、在来開発のガスレーザーを
用いる技術では固定焦点方式であることから、焦点付近
の前後にのみレーザーパワー密度の高いプラズマを形成
させるばかりであって、可及的に長いプラズマチャネル
を発生することが不可能である欠点がある。
However, since the conventionally developed technique using a gas laser is a fixed focus system, plasma having a high laser power density is only formed only before and after the vicinity of the focus, and the plasma channel is as long as possible. There is a drawback that is impossible to generate.

【0020】[0020]

【発明の目的】この出願の発明の目的は上述従来技術に
基づくレーザー光による空気の絶縁破壊を介してのプラ
ズマチャネルの空中形成の問題点を解決すべき技術的課
題とし、自由電子レーザーの波長の選択性の自由性を用
いて可変焦点方式を採用し、焦点近傍にプラズマ密度の
高い焦点距離を経時的に変化させて空間的に連続した可
及的に長いプラズマチャネルを形成させ、しかも、避雷
施設から雷雲までの気象条件、即ち、雷雲のガスにおけ
る絶縁破壊、及び、プラズマ形成に最も適している波長
のレーザーを用いることが出来るようにして各種産業に
おける保安技術利用分野に益する優れたレーザー誘雷方
法、及び、該方法に直接使用する装置を提供せんとする
ものである。
OBJECT OF THE INVENTION The object of the invention of this application is to solve the problem of in-air formation of a plasma channel through dielectric breakdown of air by laser light based on the above-mentioned prior art, and to solve the problem. By adopting the variable focus method by using the freedom of selectivity of, the focal length with high plasma density is changed with time in the vicinity of the focus to form a spatially continuous plasma channel as long as possible, and It is possible to use the laser of the wavelength most suitable for the weather conditions from the lightning protection facility to the thundercloud, that is, the dielectric breakdown in the gas of the thundercloud and the plasma formation. It is intended to provide a laser-induced lightning method and a device used directly in the method.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段・作用】上述目的に沿い先
述特許請求の範囲を要旨とするこの出願の発明の構成
は、前述課題を解決するために、各種装置,構造物等に
設けられている避雷施設上に雷雲が発生し、落雷が生ず
る可能性が生じた場合、該避雷施設に固定的に付設した
自由電子レーザー発生装置より所定の自由電子レーザー
光を生じさせて所定の光学系を介し避雷施設の先端と当
該雷雲とを短絡的に接続する方向に放射し、その際、レ
ーザーによる当該避雷施設と雷雲との間の空気を最も絶
縁破壊し易く、プラズマが形成し易い波長(100μ
m)を選択し得るように自由電子レーザー光を用い、し
かも、焦点距離が一般的に変化出来るミラー(薄い金属
板で出来、中心部分を電気的に振動させ、ミラーの曲率
を変化させる方法)や波長により屈折率の異なる物質で
出来たレンズ等を用いて集光させ、プラズマの発生から
消滅時間よりもはるかに短い時間で自由電子レーザー光
の波長を変化させて避雷施設の先端から雷雲間での焦点
距離を経時的に変えることにより空間的に可及的に長い
プラズマチャネルを形成させ、これにより、レーザーの
パワー密度が高いプラズマチャネルを雷雲から避雷施設
への導電経路を形成して確実に避雷することが出来るよ
うにした技術的手段を講じたものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the structure of the invention of this application, which is based on the above-mentioned object, is provided in various devices, structures, etc. in order to solve the above-mentioned problems. When a thundercloud is generated on the existing lightning protection facility and a lightning strike may occur, a predetermined free electron laser beam is generated by a free electron laser generator fixedly attached to the lightning protection facility to operate a predetermined optical system. It is radiated in a direction in which the tip of the lightning protection facility and the thundercloud are short-circuited via the laser, and at that time, the laser between the lightning protection facility and the thundercloud is most likely to cause dielectric breakdown, and a wavelength at which plasma is likely to form (100 μ
m), which uses free electron laser light so that the focal length can be changed in general (a thin metal plate is used to change the curvature of the mirror by electrically vibrating the central part) Between the thundercloud and the tip of the lightning protection facility by changing the wavelength of free electron laser light in a time much shorter than the extinction time from the plasma generation by condensing with a lens made of a substance whose refractive index differs depending on the wavelength By forming the plasma channel with the longest possible spatial length by changing the focal length of the laser beam over time, the plasma channel with high laser power density can be formed by forming a conductive path from the thundercloud to the lightning protection facility. It is a technical measure that makes it possible to prevent lightning.

【0022】[0022]

【実施例】次に、この出願の発明の1実施例をに基づい
て説明すれば以下の通りである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The following description will explain one embodiment of the invention of this application.

【0023】図示実施例はレーザー誘雷装置1の実施態
様であり、例えば、原子力発電所等の設備に設けられた
避雷施設の避雷針2の上部に発生(襲来)した雷雲3と
の間に自由電子レーザー光4を避雷針2と雷雲3との間
に短絡的に照射してその間の空気を絶縁破壊してプラズ
マゾーン5を形成し、伝導性のプラズマチャネル6を形
成するものであり、自由電子レーザー光発生装置のジェ
ネレーター8に接続する加速チューブ9の外側には収束
コイル10が設けられカソード11からは電子ビーム1
2(図示態様は模式図である)が共振装置のウイグラー
13間に投入されて共振ミラー14,14' 間に自由電
子レーザー光(FEL)15を発生させて一方の共振ミ
ラー14' から取り出されて反射ミラー16により当該
実施例においては光学系をなす波長分散機能を有するレ
ンズ17を介して集光させ、避雷施設の避雷針2の先端
と雷雲3との間に所定の焦点距離を形成するように集光
し、周囲の空気を絶縁破壊してプラズマゾーン5の空気
を絶縁破壊してプラズマを形成するようにされている。
The illustrated embodiment is an embodiment of the laser lightning striker 1. For example, a lightning cloud 3 generated (attacked) above a lightning rod 2 of a lightning protection facility provided in a facility such as a nuclear power plant is free. Electron laser light 4 is short-circuited between the lightning rod 2 and the thundercloud 3 to insulate the air between them to form a plasma zone 5 and form a conductive plasma channel 6. A focusing coil 10 is provided outside an accelerating tube 9 connected to a generator 8 of the laser light generator, and a cathode 11 emits an electron beam 1
2 (the illustrated embodiment is a schematic diagram) is injected between the wigglers 13 of the resonance device to generate free electron laser light (FEL) 15 between the resonance mirrors 14 and 14 'and is extracted from one resonance mirror 14'. In order to form a predetermined focal length between the tip of the lightning rod 2 and the thundercloud 3 of the lightning protection facility, the light is condensed by the reflecting mirror 16 through the lens 17 having a wavelength dispersion function which constitutes an optical system in this embodiment. The light is focused on the surface of the plasma zone 5 and the surrounding air is dielectrically destroyed to dielectrically destroy the air in the plasma zone 5 to form plasma.

【0024】而して、前述した如く、自由電子レーザー
光はガスレーザー光に比し、単一波長ではなく、連続し
た波長を所定に選択し得ることから自由電子レーザー光
発生装置のジェネレーター8の電子加速電圧を電気的に
制御させて、プラズマの発生から消滅時間が短時間にな
るように波長を変化させることにより波長分散機能を有
するレンズ17に於ける波長変化に対応する色収差変化
機能を介して集光機能を変化させて焦点距離が極めて短
時間に変化し、これにより、当該焦点距離の変化がプラ
ズマの消滅時間よりも短いサイクルで変化することから
実質的に瞬間的には連続して変化するプラズマチャネル
6が形成されることになり、したがって、各波長ごと
の、即ち、サイクルごとの焦点に於けるレーザーのパワ
ー密度の高いプラズマチャネルが可及的に避雷針2の先
端と雷雲3との間に形成されることになり、先述ロケッ
トによる導電性ワイヤー同様に雷雲3から避雷針2の先
端まで雷の導電経路が形成されることになり、実質的に
避雷が現出されることになる。
As described above, the free electron laser light is not limited to a single wavelength, but a continuous wavelength can be selected in a predetermined manner as compared with the gas laser light. Therefore, the generator 8 of the free electron laser light generator can be selected. By electrically controlling the electron accelerating voltage and changing the wavelength so that the extinction time from plasma generation is short, the chromatic aberration changing function corresponding to the wavelength change in the lens 17 having the wavelength dispersion function is used. The focal length changes in an extremely short time by changing the focusing function, and the change in the focal length changes in a cycle shorter than the plasma extinction time. A varying plasma channel 6 will be formed, and therefore a high power density plasma plasm at each wavelength or cycle-by-cycle focus. The channel is formed between the tip of the lightning rod 2 and the thundercloud 3 as much as possible, and the conductive path of the lightning is formed from the thundercloud 3 to the tip of the lightning rod 2 like the conductive wire by the rocket described above. Therefore, lightning protection will be exposed.

【0025】尚、当該実施例の波長分散機能を有する光
学系のレンズ17に代えて光学系とし焦点距離が時間的
に変化出来る機能を有するミラーを用いても良いもので
ある。
Incidentally, instead of the lens 17 of the optical system having the wavelength dispersion function of the embodiment, an optical system may be used, and a mirror having a function capable of changing the focal length with time may be used.

【0026】而して、実際にはプラズマチャネル6につ
いては数百メートル,数千メートル単位の雷雲3と避雷
針2の先端との間の全長に亘って形成することは科学
的,光学的に困難性があるとしても、該避雷針2の先端
から雷雲3に向けて可及的に長いサイズのプラズマチャ
ネル6が形成可能であることから、当該雷雲3からの落
雷は地表に対し相対的に距離の短い経路を選択して落雷
するために、避雷は確実に現出されるものである。
In practice, however, it is scientifically and optically difficult to form the plasma channel 6 over the entire length between the thundercloud 3 and the tip of the lightning rod 2 in units of several hundreds or thousands of meters. However, since the plasma channel 6 having the longest possible size can be formed from the tip of the lightning rod 2 toward the thundercloud 3, the lightning strike from the thundercloud 3 is relatively far from the ground surface. Since lightning is selected by selecting a short path, lightning protection is sure to appear.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上、この出願の発明によれば、基本的
に自然発生的に生ずる雷雲からの避雷によって送電施設
や建物内の各種電気機器に対する装置的,機構的な破壊
や損傷等を防ぐばかりでなく、各種OA機器等の情報処
理装置の演算,制御や操作に支障をきたすことがなく、
又、蓄積,記録されたデータ等が消滅する等の虞がない
ようにすることが出来る優れた効果が奏される。
As described above, according to the invention of this application, it is possible to prevent mechanical and mechanical destruction or damage to various electric devices in a power transmission facility or a building by lightning protection from a thundercloud that naturally occurs spontaneously. Not only does this not hinder the calculation, control and operation of information processing devices such as various office automation equipment,
Further, there is an excellent effect that it is possible to prevent the stored or recorded data from being erased.

【0028】そして、ロケットによる導電性ワイヤー等
の打ち上げ等による周辺の樹木や送電線,建築物等への
接触等の虞もなく、レーザー光の非拡散的な直進性を利
用し、単に、空間を避雷施設の先端から雷雲に対して指
向させるだけですむことから、何ら周辺等に対する支障
等も起らず、落雷を誘発することが出来るという効果が
ある。
There is no risk of contact with surrounding trees, power lines, buildings, etc. due to launching of conductive wires by a rocket, etc. Since it only needs to be pointed at the thundercloud from the tip of the lightning protection facility, there is no hindrance to the surroundings and so on, and it is possible to induce a lightning strike.

【0029】又、レーザー光により避雷施設と雷雲との
間の空間の空気を絶縁破壊により導電性の良好なプラズ
マを形成し、落雷を誘発させることが出来るのみなら
ず、当該避雷施設から雷雲までの空気を絶縁破壊してプ
ラズマを形成させるにレーザーパワー密度の高い焦点形
成に際し、自由電子レーザー光の特性である連続波長を
利用出来ることから、波長分散機能を有するレンズや焦
点距離を時間的に変化出来る機能を有するミラー等の光
学系によりプラズマの発生から消滅時間よりもはるかに
短い時間で波長を変えることが出来ることから、焦点距
離を経時的に変化させて空間的に連続した焦点を形成さ
せることが出来ることになり、避雷施設の先端から雷雲
に向けて可及的に長い距離のプラズマチャネルを形成す
ることが出来、しかも、水蒸気を高濃度に含有する混合
ガスとしての避雷施設までの空間のガスの絶縁破壊を生
ずるに最適な波長のレーザー光を形成することが出来る
優れた効果が奏される。
Further, not only can the lightning strike be triggered by forming a plasma having good conductivity by dielectric breakdown of the air in the space between the lightning strike facility and the thundercloud by the laser light, Since a continuous wavelength, which is a characteristic of free electron laser light, can be used when forming a focus with a high laser power density in order to form a plasma by dielectric breakdown of the air, a lens with a wavelength dispersion function and a focal length can be temporally set. An optical system such as a mirror that can change the wavelength can change the wavelength in a time much shorter than the extinction time from the generation of plasma, so the focal length is changed over time to form a spatially continuous focus. Therefore, it is possible to form a plasma channel as long as possible from the tip of the lightning protection facility toward the thundercloud. , Are achieved optimal wavelength superior effect can be formed with a laser beam to produce a dielectric breakdown of the space of the gas to the lightning protection facilities as a mixed gas containing water vapor at a high concentration.

【0030】したがって、より高度の雷雲からの避雷を
誘発することも出来、未然に各種の施設や情報処理装置
の機能を保全することが出来るという保安上の利点があ
る。
Therefore, there is a security advantage that it is possible to induce lightning protection from higher thunderclouds and to preserve the functions of various facilities and information processing devices in advance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この出願の発明のシステムの模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram of the system of the invention of this application.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 避雷施設 3 雷雲 4 レーザー 5 プラズマゾーン 15 自由電子レーザー光 16,17 光学系 6 プラズマチャネル 2 Lightning protection facility 3 Thundercloud 4 Laser 5 Plasma zone 15 Free electron laser light 16,17 Optical system 6 Plasma channel

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】アースされた避雷施設と雷雲との間にレー
ザー光源からのレーザー光を集光させてその周囲の空気
を絶縁破壊しプラズマを発生させて誘雷するようにした
レーザー誘雷方法において、上記レーザー光として自由
電子レーザー光を用い、光学系を介し該レーザー光の焦
点距離を経時的に変化させて空間的に連続させることに
より可及的にプラズマチャネルを上記避雷施設より雷雲
に向け形成させるようにしたことを特徴とするレーザー
誘雷方法。
1. A laser-induced lightning method in which a laser light from a laser light source is condensed between a grounded lightning protection facility and a thundercloud, and the surrounding air is dielectrically destroyed to generate plasma to induce a lightning strike. In the above, the free electron laser light is used as the laser light, and the focal length of the laser light is temporally changed through an optical system so as to be spatially continuous, so that the plasma channel becomes a thundercloud from the lightning protection facility as much as possible. A method of laser-induced lightning, characterized in that it is designed to be directed.
【請求項2】上記自由電子レーザー光の波長について空
気をプラズマ化し易い波長のレーザー光100μmを用
いるようにすることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載のレーザー誘雷方法。
2. The laser lightning strike method according to claim 1, wherein a laser beam of 100 μm having a wavelength that easily turns air into plasma is used as the wavelength of the free electron laser beam.
【請求項3】上記自由電子レーザー光の波長を時間的に
変化させるようにすることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載のレーザー誘雷方法。
3. The laser-induced lightning method according to claim 1, wherein the wavelength of the free electron laser light is changed with time.
【請求項4】アースされた避雷施設と雷雲との間にレー
ザー光源からのレーザー光を集光させてその周囲の空気
を絶縁破壊しプラズマを発生させて誘雷するようにした
レーザー誘雷方法に使用する装置において、自由電子レ
ーザー光発生装置の光軸上に上記避雷施設の先端と雷雲
との間にレーザー光を集光する光学系機構が配設されて
いることを特徴とするレーザー誘雷装置。
4. A laser lightning strike method in which laser light from a laser light source is focused between a grounded lightning protection facility and a thundercloud, and the surrounding air is dielectrically destroyed to generate plasma for lightning strike. In the device used for the laser induction device, an optical system mechanism is provided on the optical axis of the free electron laser light generator between the tip of the lightning protection facility and the thundercloud. Lightning device.
【請求項5】上記光学系機構が波長分散機能を具備する
レンズであることを特徴とする特許請求の範囲第4項記
載のレーザー誘雷装置。
5. The laser lightning striker according to claim 4, wherein the optical system mechanism is a lens having a wavelength dispersion function.
【請求項6】上記光学系機構が焦点距離を時間的に変化
する機能を具備するミラーであることを特徴とする特許
請求の範囲第4項記載のレーザー誘雷装置。
6. The laser lightning striker according to claim 4, wherein the optical system mechanism is a mirror having a function of changing the focal length with time.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6072684A (en) * 1996-07-05 2000-06-06 Commissariat A L'energie Atomique Device and method for protecting a site against the direct impact of lightning

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