Зачем японцы сажают дрон в клетку? Первый в мире летающий молниеотвод успешно прошёл испытания

Группа японских инженеров впервые в мире запустила в грозовое облако Беспилотник. Дрон, защищенный клеткой Фарадея, пропустил через себя разряд молнии и показал — создать летающий молниеотвод возможно! Полёт оказался успешным и в настоящее время инженеры изучают возможность не только защищать наземные сооружения от молний, но и собирать гигаватты электроэнергии, которые впустую утекают в землю при разрядах.

Согласно оценкам Real Clear Science, средний разряд молнии содержит значительное количество энергии, приблизительно в районе миллиарда джоулей, что эквивалентно примерно 278 киловатт-часам. Ежегодно по всему миру происходит около 1,4 миллиарда молниевых разрядов, что составляет приблизительно 383,6 тераватт-часов фактический бесплатной электроэнергии. И это количество равносильно почти полутора процентам общемирового энергопотребления (по данным 2023 года).

Японский телекоммуникационный гигант NTT столкнулся со значительными повреждениями своей инфраструктуры, вызванными молниями, и собрал группа специалистов, работающих над снижением или предотвращением ущерба от ударов молний, особенно в местах, где сложно воспользоваться привычным решением — молниеотводом.

Как бы то ни было, необходимо было сделать так, чтобы молнии били во что-то находящееся выше собственности NTT. И поскольку этой высоты нельзя достичь стационарным молниеотводом, было принято решение в пользу временного набора нужной высоты.

Как итог, команда пришла к элегантному выходу из сложившейся ситуации: сочетание давным-давно известной клетки Фарадея и дрона, который может подняться намного выше большинства молниеотводов. Дальше осталось только закрыть дрон «доспехом» клеткой Фарадея и снять с неё электричество через заземляющий кабель (сейчас это 300м «хвост») и сделать так, чтобы удар колоссальной мощности не повредил нежную электронику дрона, уронив его тем самым на землю.

Инженеры из NTT дождалась в минувшем декабре подходящей грозой погоды и когда приборы на земле показали что напряженность электрического поля на уровне повысилась (а значит повысилась и вероятность удара молнии), запустили дрон на высоту в три сотни метров. Заземляющий контур на держащей кабель лебёдке при этом был выключен, чтобы повысилась разность потенциалов.

В нужный момент заземление включили и удар молнии из грозового облака нашёл свой путь по проводу к земле. Мощность разряда оказалась настолько высокая, что защитная клетка Фарадея вокруг дрона частично расплавилась. Дрон, тем не менее, стабильно держался в воздухе на протяжении всего эксперимента.

Команда NTT заявляет, что впервые в мире они добились того, чтобы дрон успешно вызвал и направил молнию с использованием колебаний электрического поля. Компания планирует развивать эту технологию «летающего громоотвода» в форме системы, которая сможет использоваться для защиты городов и инфраструктуры от ударов молнии, особенно таких сооружений, как открытые стадионы и ветряные турбины — т. е. всего того, что зачастую невозможно защитить с помощью встроенных молниеотводов.

Кроме защиты, команда NTT имеет интерес в сборе высвобождающейся при разряде и фактически бесплатной энергии. Сейчас всё упирается в способы её хранения (варианты разных «консерв» для электричества от бетона до расплавов соли можно увидеть тут).

Проблемой является то, что эта мощность сосредоточена в чрезвычайно коротком по времени разряде, когда киловаттный передаются за доли секунды и привычный сейчас литиевый аккумулятор (просто не «переварит» её). В силу этого ограничения, одним из решений могут стать супер-конденсаторы, но они гораздо больше и тяжелее литиевых аккумуляторов.

Источник: group.ntt