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Ein Tera-Watt-Laser beamt Daten vom Himmel

Physik. - In Jena gibt es seit kurzer Zeit einen mobilen Laser mit besonderer Ausstattung. Er kann Laserblitze von enormer Stärke in den Himmel schicken, um damit einmal natürliche Blitze in einem Gewitter zu entschärfen. An sturmfreien Tagen nutzen die Jenaer Physiker den Laser für die Umweltforschung.

    Der Jenaer Laser ist in einem Standard-Euro-Container untergebracht, der zunächst seine Fracht nicht verrät. Erst wenn sich eines der runden Stahlbullaugen öffnet, kommt der erste mobile Terawatt-Laser der Welt zum Vorschein. Er hat eine Leistung von fünf Terawatt, die er allerdings nur für den extrem kurzen Moment von einer Millionstel bis einer Milliardstel Sekunde erreicht. Der Laser ist so konstruiert, dass er anders als der Strahl einer Taschenlampe nicht auseinanderläuft, sondern sich selbst bündelt und dadurch die Intensität steigert. Dadurch gleicht der Strahl einen gegenläufigen Effekt aus, der sonst das Laserlicht streuen würde. Der Jenaer Physiker Professor Roland Sauerbrey erklärt: "Die zunehmende Intensität sorgt dafür, dass die Luft ionisiert wird. Die Ionisierung der Luft treibt den Laserstrahl wieder auseinander." Durch die sich ausgleichenden Effekte entsteht ein vielleicht Kilometer langer Lichtkanal, der wegen der Ionisation elektrisch leitfähig ist. Das brachte Sauerbrey schon vor drei Jahren auf die Idee, per Laser müssten auch Blitze auszulösen sein. Mit dem mobilen Terawatt-Laser konnte er nun die ersten Versuche in einer Hochspannungsanlage unternehmen. Sie verliefen erfolgreich, berichtet Sauerbrey: "Wir haben zum ersten Mal gezeigt, dass man mit diesen Kanälen Blitze nicht nur führen, sondern sie auch auslösen kann."

    Dank des energiereichen Laserimpulses genügt schon die Hälfte der sonst nötigen Spannung, um einen künstlichen Blitzschlag auszulösen. Gelänge das auch bei einem richtigen Gewitter, könnten die Blitze "abgeschossen" werden, bevor sich das Unwetter entlädt. Der Blitz folgt dabei der Bahn des Laserstrahls. Das sieht recht ungewohnt aus, sagt Sauerbrey: "Es ist dann kein gezackter Blitz mehr wie man ihn von Gewittern kennt, sondern ein gerader Blitz."

    Der Laserstrahl dient auch als Atmosphärengasmesser: Auf seinem Himmelsweg kollidiert er mit Luftmolekülen wie Sauerstoff oder Kohlendioxid. Dabei wird Laserlicht zurückgestrahlt, das man auf der Erde messen kann. "Aus den charakteristischen Absorptionsspektren kann man ablesen, welche Bestandteile sich in der Atmosphäre befinden", so Sauerbrey. Der Laserdetektiv ist nicht so exakt wie andere Messverfahren, hat aber einen Vorteil: Mit einem Laserstrahl kann ein Himmelsareal systematisch abgesucht werden. Bis in 15 Kilometer Höhe reicht der mobile Fünf-Terawatt-Laser. Im Herbst will das deutsch-französische Team einen Vorstoß in bislang unerreichte Regionen wagen: Bis zu 100 Kilometer hoch sollen dann die Laserblitze schießen.

    [Quelle: Hartmut Schade]