Tiede

Ukkoselta suojaan uusin konstein – lasersäde voi korvata ukkosenjohdattimen

Aktiivinen ukkosenjohdatin nappaa salaman isolta alueelta.

Perinteinen ukkosenjohdatin odottaa salamaniskua passiivisesti. Se johtaa salaman rakennuksen huipulta maahan.

Yleensä se on taloissa metallinen piikki. Tästä salamansieppaimesta on yhdistetty kaapelit maahan.

Aktiivisessa salaman suojauksessa ukkosenjohdattimen terävässä kärjessä syntyy niin sanottu koronapurkaus, kun ilmakehän sähkökenttä kasvaa voimakkaaksi.

Koronapurkauksessa kärjestä irtautuu ioneja, jotka muodostavat purkauskanavan. Tämä kanava sieppaa salaman isommalta alueelta kuin passiivinen johdatin.

Aktiivisen salamasuojauksen tehosta on kiistelty vuosikymmeniä. Tutkijat ovat suhtautuneet siihen joskus epäilevästi, mutta kaupallisesti se on edennyt ympäri maailman.

Valmistajia on useita, joukossa sähköteknisen alan suuryrityksiä, kuten ABB. Myynti-insinööri Jesse Saastamoinen ABB Oy:stä kertoo, että yhtiön järjestelmiä on asennettu moneen paikkaan.

Hän mainitsee Disneylandin Ranskassa, Ikean Slovakiassa, Shellin Egyptissä ja elektroniikkajätti LG:n Etelä-Koreassa. Suomessa ABB on myynyt aktiivisia johdattimia vuodesta 2013.

Niitä on asennettu muun muassa teollisuuslaitoksiin, sähkö­asemille ja logistiikkakeskuksiin.

”Tulevista kohteista mainittakoon tunnetuin eli Helsinkiin 2018 valmistuva uusi Lastensairaala”, kertoo Saastamoinen.

Lasersäde voi korvata perinteiset ukkosenjohdattimet tulevaisuudessa. Laser sieppaa salaman ja ohjaa iskun turvallisesti maahan.

Voimakas ilmaan suunnattu lasersäde ionisoi ilman molekyylejä. Elektronit irtautuvat atomeista.

Näin syntyy negatiivisten elektronien ja positiivisten ionien kaasua, plasmaa, joka johtaa sähköä. Ilmaan syntynyt plasmasäie on kuin sähköjohto, joka toimii ukkosenjohdattimena.

Vahva lasersäde muuttaa ilman taitekerrointa. Säteestä tulee itsefokusoiva eli se taittuu omaa etenemissuuntaansa kohti. Se ei hajaannu heikon säteen tavoin. Periaatteessa näin on mahdollista rakentaa pitkiä plasmasäikeitä.

Jotta saataisiin tarpeeksi pitkä säie, tarvitaan runsaasti tehoa. Yksittäinen plasmasäie jäähtyy pian, eli kolmessa nanosekunnissa, kun ionit neutraloituvat.

Vahvan säikeen synnyttämiseksi alan tutkijat käyttävät kahta laseria. Päälaser tuottaa lyhyitä, sadan femtosekunnin valopulsseja. Toinen laser tuottaa kymmenen miljoonaa kertaa pitempiä, kymmenen nanosekunnin pulsseja. Se syöttää pääsäteeseen lisää energiaa.

Fyysikko Jenya Papeer ja hänen kollegansa Jerusalemin heprealaisessa yliopistossa kuuluvat joukkoon, joka kehittää ukkosta hallitsevaa lasersädettä.

Kahden säteen yhdistelmän esitteli ensimmäisenä yhdysvaltalaisten ja saksalaisen tutkijoiden ryhmä.

Israelilaiset ovat parantaneet sitä. He ovat käyttäneet lisäksi linssejä, joilla estetään plasmasäikeen haarautuminen. Toistaiseksi he ovat pystyneet synnyttämään noin kolmen metrin mittaisen säikeen.

Kaupallistumisen aikataulusta tutkijat eivät sano vielä mitään. Käytössä ovat edelleen vanhat tekniikat, joita toki kehitetään voimallisesti.

Perinteinen tekniikka on Faradayn häkki. Nimitys tulee Michael Faradaysta. Hän osoitti jo vuonna 1836, että sähkökenttä jää suljetun metallisen kotelon tai verkon ulkopuolelle.

Myös Faradayn häkki on kehittynyt paljon, kiitos paljolti ilmailuteollisuuden. Perinteisen lentokoneen paksuhkoon metallikuoreen iskevän salaman virtapulssi kulkee koneen ulkopinnalla ja jatkaa sieltä maahan.

Koneissa on kuitenkin alettu käyttää materiaalina eristäviä hiilikomposiitteja. Siksi koneen suojausta ukkoselta on jouduttu miettimään uusiksi.

Valmistajat ovat päällystäneet uusien koneiden runkoja metallikalvolla, tiheällä metalliverkolla tai sähköä johtavalla maalilla.

Nanoteknologia on edennyt ukkosen suojauksessa hitaammin kuin viime vuosikymmenellä uskottiin.

Hiiliset nanoputket johtavat sähköä paremmin kuin metallit. Yhdysvaltalainen Applied Nanostructures kehittää hiilinanorakenteita myös ukkosen suojaukseen. Se mainostaa niitä kevyenä ja halpana vaihtoehtona kömpelöille metalliverkoille.

Myös grafeenin eli ohuen hiililakanan käyttöä salaman suojauksessa tutkitaan.

Kanadan ilmavoimat on selvittänyt, että kaupallisessa liikenteessä olevaan lentokoneeseen osuu salama keskimäärin kerran vuodessa.

Yhdessä salamaniskussa voi olla jännitettä miljoona volttia. Virta voi nousta 30 000 ampeeriin.

Silti matkustajat eivät tavallisesti edes huomaa salaman iskua. Välttämättä sitä eivät huomaa lentäjätkään.

    Seuraa uutisia tästä aiheesta

  • Tiede
  • Sää
  • salamat

Kommentit

    Ei vielä kommentteja. Kirjoita ensimmäinen.

    Näytä lisää
    Luetuimmat
    1. 1

      Heti ensimmäinen yhteydenotto te-toimistosta oli uhkauskirje –Työttömiä kohdellaan kuin rikollisia

    2. 2

      Helsingissä on jopa 12-vuotiaita seksinmyyjiä – Alaikäisten seksikaupasta ei juuri hiiskuta, mutta ilmiö on tuttu nuorten kanssa työskenteleville

    3. 3

      Paperitehtaan tarina alkoi kukkasin ja päättyi suureen puhallukseen – Näin Pohjois-Korea vedätti Suomelta kymmeniä miljoonia euroja

    4. 4

      Uusittu Napakymppi oli juuri niin köppäinen kuin edeltäjänsäkin: Kaitsun tunnari, tärisevät treffailijat ja muut olennaiset ovat mukana edelleen – ja se on ihanaa

    5. 5

      Jaakko Hissa tapasi Pohjois-Korean ”Suuren johtajan” kaksi kertaa ja huomasi oudon muodonmuutoksen: ”Valkoinen puku, sikari kädessä, kuin keskiamerikkalainen porho”

    6. 6

      Suomalaisissa yliopistoissa tutkijoiden on pakko opettaa, ja siitä kärsivät opiskelijat – ”Huippuopettaja on nöyrä”, sanoo palkittu professori

    7. 7

      Pohjois-Korea uhkasi uudella vetypommilla, diktaattori haukkui Trumpin mielenvikaiseksi

    8. 8

      25-vuotias ruotsalainen soluttautui vuodeksi USA:n ”maltillisen” äärioikeiston sisäpiiriin ja kuuli liikkeen johtajalta tavoitteet: ”Tämä päättyy keskitysleireihin ja Hitlerin kunnianpalautukseen”

    9. 9

      Ahvenanmaan edustaja äänesti suomen kieltä vastaan Pohjoismaiden neuvostossa – ”Emme pystyneet edes kuvittelemaan, että hän kääntyisi Suomen aloitetta vastaan”

    10. 10

      Internet ei saa tästä tarpeekseen: häissä pettymyksensä avoimesti osoittava pikkutyttö

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Helsingin poliisin raiskaustilastoissa toistuu tuttu tarina – HS:n kokoama kartta näyttää, mihin kaupunginosiin raiskaukset keskittyvät

    2. 2

      Ahvenanmaan edustaja äänesti suomen kieltä vastaan Pohjoismaiden neuvostossa – ”Emme pystyneet edes kuvittelemaan, että hän kääntyisi Suomen aloitetta vastaan”

    3. 3

      Pääkaupunkiseudun bussi­liikenne on tänään sekaisin, koska asiakas antoi palautetta, kuljettajalle kerrottiin siitä, ja esimies läimäytti oven kiinni luottamus­miehen edestä

    4. 4

      Kyllä, nämä asiat aiheuttivat kauhua eilen eduskunnan viinakeskustelussa – alkoholijäätelöt, värikkäät etiketit, kadunkulmien pitseriat...

    5. 5

      Masennus vaani ja valitsi onnellisen hetken – Anni Saastamoisen elämässä oli kaikki hyvin, kun hän yhtäkkiä löysi itsensä vessasta itkemästä

    6. 6

      Helsingin Tallinna-tunneli sai yllättävän kilpailijan Espoosta – Peter Vesterbacka kokoaa jo kansainvälistä rahoitusta ja on siksi opetellut puhumaan kiinaa

    7. 7

      Bussikaaos jatkuu myös iltapäivällä pääkaupunki­seudulla – Nobinan lakko vaikuttaa 200 000 ihmisen liikkumiseen

    8. 8

      25-vuotias ruotsalainen soluttautui vuodeksi USA:n ”maltillisen” äärioikeiston sisäpiiriin ja kuuli liikkeen johtajalta tavoitteet: ”Tämä päättyy keskitysleireihin ja Hitlerin kunnianpalautukseen”

    9. 9

      Suomalaisen yleisin ansio on 2 500 euroa – katso palkat ammateittain ja vertaa laskurilla omaa palkkaasi muihin iän ja koulutuksen mukaan

    10. 10

      Nimikiista kuumenee! Opiskelijaporukka kaappasi Tampereen yliopiston englanninkielisen osoitteen – ehdottavat yliopiston nimeksi Tampereen ei-turkulaista yliopistoa

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Yksinkertaiset aivoharjoitukset mullistivat lasten käytöksen – arvosanat nousivat, keskittyminen helpottui ja nukkuminen parani

    2. 2

      Tässäkö Helsingin seudun kammotuin työpaikka? Palkka 7 500 euroa kuussa, mutta hakijoita ei näy

    3. 3

      ”Meidän on nyt mentävä”, sanoi poika ja joi myrkyn siskojensa kanssa – Kiinan ”hylättyjen lasten kaupunki” on täynnä lohduttomia tarinoita

    4. 4

      Päiväkoti irtisanoi lapsen Lauttasaaressa

    5. 5

      Jos olet ollut lapsi 1990-luvulla, syönyt, leikkinyt, pukeutunut, käynyt koulua tai viettänyt synttäreitä, teit näitä asioita

    6. 6

      Bussikaaos jatkuu myös iltapäivällä pääkaupunki­seudulla – Nobinan lakko vaikuttaa 200 000 ihmisen liikkumiseen

    7. 7

      Mies kaatoi pastakattilan lattialle Punavuoressa – alkoi riita, jonka seurauksena taloyhtiö vaatii mieheltä 30 000 euron korvauksia

    8. 8

      Helsingin poliisin raiskaustilastoissa toistuu tuttu tarina – HS:n kokoama kartta näyttää, mihin kaupunginosiin raiskaukset keskittyvät

    9. 9

      ”Kyseessä on pahanlaatuinen kasvain” – Suomalaisnainen sai musertavan syöpäuutisen postitse kotiin ja luki sattumalta potilastiedoistaan, ettei voi parantua

    10. 10

      Luteiden saastuttamat tavarat päätyivät epäonnisten dyykkarien matkaan Espoossa – ”Ettehän missään tapauksessa koske lavan sisältöön”, asukkaille ohjeistettiin

    11. Näytä lisää