《電子技術(shù)應(yīng)用》
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每秒100萬(wàn)幀記錄:人工閃電不依賴(lài)GPS定位技術(shù)

2015-06-29

  顯而易見(jiàn),閃電是難以開(kāi)展相關(guān)研究的。于是美國(guó)佛羅里達(dá)大學(xué)國(guó)際雷電研究與測(cè)試中心的馬丁·烏曼與他的研究組成員們自己開(kāi)發(fā)了一套能夠人工制造閃電的裝置。他們的方法是:走進(jìn)一場(chǎng)風(fēng)暴,然后發(fā)射一枚帶著銅線的火箭。

  為了觸發(fā)閃電,烏曼與他的研究組將一枚6英尺(約1.8米)的業(yè)余火箭尾部系上一卷長(zhǎng)2300英尺(約合700米)的銅線,銅線的下方則連接著一根金屬棒?;鸺l(fā)射之后可以升高到3~7英里高(約合4800~11200米),直接飛向風(fēng)暴中心。

  一旦火箭拖著銅絲抵達(dá)雷暴云中心,大地與雷暴云之間的強(qiáng)大電位差將產(chǎn)生強(qiáng)烈放電,大量負(fù)電荷向下傳導(dǎo)并擊中地面的金屬棒,與此同時(shí)一股強(qiáng)大的電流向上傳播,并在此過(guò)程中產(chǎn)生明亮的閃電。整個(gè)過(guò)程的產(chǎn)生機(jī)制與效果幾乎與自然界發(fā)生的“天然閃電”是完全一致的。于是,通過(guò)這種方式就可以預(yù)先設(shè)定閃電發(fā)生的地點(diǎn)和時(shí)間,這樣也就可以提前安排好相關(guān)的設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集,如使用每秒100萬(wàn)幀的高速相機(jī)和其他設(shè)備記錄一些關(guān)于閃電的基本物理學(xué)參數(shù),或考察不同的材料在雷擊之下的效果。

  他們的研究包羅萬(wàn)象,比如烏曼的研究組證實(shí)了閃電的破壞力無(wú)法擊穿保存核廢料的容器。而接下來(lái)他們將要開(kāi)展的一個(gè)項(xiàng)目是由美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局資助的一個(gè)研究計(jì)劃:對(duì)所謂超低頻無(wú)線電波(10-30 kHz)開(kāi)展研究,這是閃電在地球電離層(距離地面30~60英里,約合48~96公里)中產(chǎn)生并傳播的一種無(wú)線電波信號(hào)。

  這項(xiàng)研究的首席科學(xué)家羅伯特·摩爾指出:“全世界各地的海軍都需要依靠超低頻通訊與潛艇保持聯(lián)絡(luò)?!痹跉v史上,這種超低頻無(wú)線電波也曾被用于地理定位,摩爾相信這項(xiàng)技術(shù)將有潛力在未來(lái)作為當(dāng)GPS系統(tǒng)失效時(shí)的替代定位手段。

  目前國(guó)際雷電研究與測(cè)試中心的專(zhuān)家們正在全球各地布置超低頻信號(hào)接收器,其中甚至包括格陵蘭和南極地區(qū),并不斷開(kāi)展利用閃電以及窄波通訊技術(shù)進(jìn)行的定位測(cè)量實(shí)驗(yàn)。用摩爾的話(huà)來(lái)說(shuō),研究組的總體目標(biāo)是“將超低頻遙感技術(shù)推進(jìn)至21世紀(jì)”。


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