全球首創 日本NTT成功研發「無人機避雷針」

【2025年04月25日訊】(記者陳俊村報導)日本電信電話公司(NTT)表示,該公司開發的無人機可以利用電場強度變化誘發和引導閃電,有助於減少雷擊對建築物或人造成的損害,從而提升公共安全。這種無人機配備法拉第籠(Faraday cage)的防雷裝置,可避免因遭雷擊而遭受損失。

NTT在4月18日發布的新聞稿中指出,雷擊是影響人類社會的最具破壞力的自然現象之一。光是在日本,每年因雷擊造成的損失估計就高達1,000億至2,000億日圓(7億至14億美元)。

儘管該公司已針對關鍵基礎設施(包括電信設施)採取各種防雷措施,但與雷擊相關的損害仍持續發生。為此,該公司依據其長期累積的專業知識,目前正致力於研發這項無人機技術,以期徹底消除基礎設施和城市地區所遭受的雷擊損失。

傳統上,防雷主要依賴避雷針,但它們的保護範圍有限,而且在某些情況下(例如戶外活動場所)可能無法安裝。而該公司利用快速發展的無人機技術所研發的新方法,可以讓無人機飛到雷雨雲下電場強度較高的最佳位置,主動誘發閃電,再將電流引導到脆弱區域之外的其它地區。

從2024年12月至2025年1月,該公司在島根縣濱田市山區海拔900公尺處進行無人機引雷實驗。在這項實驗中,研究人員使用一種被稱為電場強度計(field mill)的裝置來監測地面的電場。當雷雨雲接近致使電場強度增加時,研究人員派出一架配備客製化防雷籠的無人機,試圖誘發閃電。

在2024年12月13日,當雷雨雲接近時,電場強度計監測到地面電場強度增加。此時,一架裝有電線的無人機飛往300公尺高空,再經由安裝在地面上的開關使電線與地面通電。結果,研究人員觀察到大量電流流過電線,而且周圍電場強度有顯著變化。

在雷擊發生之前,研究人員已確認電線與地面之間產生了超過2,000伏特的電位差。局部電場強度的快速增加引發本次對無人機的雷擊。這是全球首例利用無人機成功觸發閃電的案例。

在閃電產生的瞬間,研究人員聽到巨大的爆裂聲,也看到閃光出現,而無人機的防雷籠也因此出現部分融化,但它在遭受本次雷擊後仍能穩定飛行。

該公司表示,無人機僅僅在雷雨雲下飛行不足以吸引閃電。為了成功使用無人機誘發閃電,無人機必須具備主動觸發的技術,而且在被雷擊後也必須維持運作。這歸功於兩項關鍵技術,也就是防雷籠和可引導電流的電線裝置。

研究人員對裝有防雷籠的無人機進行了人工雷擊測試。結果顯示,該系統能夠承受高達150千安培(kA)的人工雷擊(比自然雷擊的電流平均值高出5倍),而不影響無人機的核心功能,足以應對98%以上的自然雷擊情況。

該公司說,為了提高無人機誘發閃電的成功率,他們將繼續在兩個關鍵領域進行研發,包括高精度閃電位置預測以及更深入地了解閃電機制。

此外,他們的目標不僅僅是誘發和引導閃電,還包括利用其能量。他們未來的努力將集中在研發捕獲和儲存閃電電能的技術,以備後續應用。

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發佈:2025-04-27 08:34 | 修改:2025-04-27 08:34

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