捕捉雷電並安全釋放 全球首創的無人機開發

JSTORIES — 在氣候變遷影響擴大的情況下,全球各地因雷擊造成人身事故和基礎設施損害的新聞接連不斷。光是日本,損失總額每年就高達1000億至2000億日圓,但目前的雷擊防護主要仍採用18世紀中期發明的避雷針為主流，雖然性能不斷進步,卻難以期待達到零災害的根本性效果。

在這樣的情況下，長期受通訊設備雷擊困擾的NTT，今年4月宣布成功開發出一種全新無人機技術，能在不引發落雷的情況下捕捉雷電，並證明了其效果。

目前主流的方法是在高樓屋頂等處設置避雷針,吸引落下的雷電,保護建築物和人員免受直擊。相對地,NTT開發的系統是讓無人機接近雷雲引發雷電,在落雷前捕捉並將強大電力釋放到安全地點。

「自家設備遭雷擊時,最糟的情況會導致周邊一帶通訊中斷,但過往的對策無論如何都無法讓災害歸零。因此我們轉換思維,不是『不讓雷落下』,而是『捕捉雷電並引導到安全地點』,持續進行研究。」NTT宇宙環境能源研究所主任研究員長尾篤表示。

根據NTT的發表，實驗中依據雷雨雲的位置移動無人機，並透過地面開關使無人機與地面形成導通，成功人為引發雷電。為此開發的獨家技術主要有兩項。

第一項是設計防雷籠,即使無人機遭雷電直擊也不會誤動作或故障。讓捕捉到的雷電大電流繞道,防止電流流經無人機本體。同時以放射狀方式導流電流,使電流產生的強磁場相互抵消,降低對無人機的磁場影響。

第二項技術是利用電場變動誘發雷電。 光是讓無人機飛到雷雲下方並不會產生雷電。因此用導電細線連接無人機與地面設備,透過高耐壓開關精準掌握時機,快速提高無人機周圍的電場強度,藉此引發雷電。

誘發雷電的實驗過去也曾以研究為目的，利用火箭或雷射進行，但尚無以實用化為目標的案例。

長尾表示：「利用無人機來保護人員及基礎設施的構想是全球首創，最快目標於2030年前後實用化。目前最大的課題是預測雷電發生的位置,以便掌握雷電何時、何地發生。此外,也需要研擬對人體影響等安全對策。」

NTT也在進行捕捉雷電能量的儲存與活用相關的研發。「一次雷擊的能量約400kWh,相當於四口之家一個月的用電量。雖然能以多高效率儲存仍是未知數,但未來希望能有效利用,因此也在研發儲存技術。」（長尾氏）

關於這項技術已在國內外引起極大迴響。 預期需求龐大的領域之一是風力發電設備。風力發電設備深受雷擊災害所苦,但周圍無法設置避雷針。若避雷針無人機能實用化,將帶來極大幫助。

此外,容易發生雷擊人身事故的戶外活動場地等,若採用無人機對策,就能在需要時才進行細緻配置,在安全性和成本兩方面都有極大優勢。

長尾表示：「過去都是思考雷電落下後的應對裝置,但用無人機主動去捕捉雷電並將其實用化的想法,過去似乎不多見。在全球各地雷擊災害持續增加的現況下,希望我們的技術能幫助到所有人。」

撰文：嵯峨崎文香

編輯：北松克朗

首圖：Envato提供

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