A viharok során létrejövő légköri elektromos kisülések, vagyis villámok az ősidők óta lenyűgözik, ugyanakkor meg is rémítik az emberiséget. A műholdak által gyűjtött adatok szerint világszerte 40 és 120 között van a másodpercenkénti, földfelszínt elérő villámlások száma, ami jelentős, dollármilliárdokban mérhető károkat okoz épületekben, illetve közel 4.000 ember halálát eredményezi évente. A villámcsapás az égési sérüléseken kívül szívleállást eredményezhet a becsapódáskor, illetve egyes esetekben a helyszíni sikeres újraélesztés ellenére, néhány nappal később is bekövetkezhet a halál, vagy a visszafordíthatatlan agykárosodás. Az épületekben szintén hatalmas károkat képes okozni egy lecsapó villám: az elsődleges, tűz okozta károk mellett, az úgynevezett másodlagos villámkár is jelentős lehet. Utóbbiról akkor beszélhetünk, amikor a házban lévő, hálózatra csatlakoztatott elektromos eszközök mennek teljesen tönkre a villámcsapás következtében.

Jelenleg a legszélesebb körben elterjedt védekezési módszer a villámok ellen az úgynevezett Franklin rúd, hétköznapi nevén villámhárító. A Benjamin Franklin által, a 18. században feltalált eszköz az épületek tetején elhelyezett és földelt fémrúd, amely az épület környezetében felhalmozódó elektromos töltéseket a villámhárítón keresztül elvezeti, a becsapódó villámot a talajba vezeti, így az épületet és környezetét megóvja a villámcsapás közvetlen hatásaitól.

Míg a villámhárító gyakorlatilag arra van kitalálva, hogy magához vonzza a légköri kisüléseket, a kutatók már 1965-ben kísérleteztek egy olyan módszerrel, amely irányítottan képes előidézni a villámlást, távol az épületektől, és egyéb megóvni kívánt helyszínektől. Ehhez akkoriban egy kisebb rakétát, illetve drótot használtak, amit, ha megfelelő időpontban kilőttek a zivatarfelhő, talajhoz viszonylag közeli környezetébe, 90 százalékos eséllyel villámlást tudtak előidézni a kívánt helyen. A probléma ezzel az eljárással többek között az volt, hogy az egyszerhasználatos rakéták miatt nem csak költséges volt, de veszélyes is, a földre hulló alkatrészek miatt.

Az első, lézersugárral előidézett villámlásra tett kísérlet 1999-ben történt. Ekkor három lézert használtak egy kilojoule energiájú, kétméteres plazma szikra létrehozásához. Ezt az alapötletet használták a 2021-es svájci kísérlet során is, amikor rövid, fokozatosan erősödő, intenzív lézersugarakat lőttek a viharfelhőkbe. Ez, az úgynevezett filamentációs folyamat akár a lézerforrástól egy kilométerre is előidézhető, így alkalmas időjárási körülmények között villámkisülések irányítására és esetleg kiváltására is szolgálhat. A Svájc észak-keleti részén fekvő Säntis-hegy csúcsán lévő, 124 méter magas telekommunikációs torony, amely mellett a lézert elhelyezték, évente körülbelül 100 villámcsapást szenved el. Az épületen elhelyezett érzékelők segítségével a kutatók feltérképezték a torony körüli, különböző távolságban lévő elektromágneses mezőket, miközben a lézersugarat felfelé irányították úgy, hogy elhaladjon a torony csúcsa mellett, amelyen egy klasszikus villámhárító is van.

2021 július 21. és szeptember 30. között

összesen 6,3 órányi zivatartevékenység alatt működött a rendszer, az eredmények pedig azt mutatták, hogy a villámok követik a lézer által létrehozott csatornát.

Míg egy klasszikus, 10 méter hosszú villámhárító az adott épületet, és annak körülbelül 10 méteres sugarú körben lévő közvetlen környezetét képes megóvni a villámlás káros hatásaitól, egy ilyen lézer képes lenne akár több kilométer hosszú repülőtereknek is védelmet nyújtani azzal, hogy a sugarak gyors impulzusai hőt termelnek, és néhány környező levegőmolekulát kiszorítanak az útból. Ez egy kisebb sűrűségű levegőből álló utat hoz létre, amely elektromos áramot vezet és a villámlást elvezeti.

Bár a kísérlet hatalmas előrelépés, a tudomány mai állása szerint még jó pár évet várnunk kell arra, hogy teljes biztonságban legyünk a villámoktól, ugyanis az említett svájci kísérlet során csupán 50 méteres "villámirányító" csatornát hoztak létre, a villámlást előidéző légköri környezet pedig több kilométeres hosszúságú is lehet. További problémát jelent, hogy az eljárásra alkalmas lézerberendezés ára mintegy 2 milliárd dollár (több mint 710 milliárd forint), és még 10 évig biztos, hogy nem is kerül kereskedelmi forgalomba.

(Borítókép: Lézer- és távközlési torony a Säntis-hegy csúcsán a svájci Alpokban Fotó: TRUMPF / Martin Stollberg, Genfi Egyetem)