迎著暴風雨，他把雷電引向身邊……
文 | 《中國科學報》 記者 高雅麗
蔣如斌（右）正在安裝人工引雷裝置。受訪者供圖
9月，邁入秋季的北方初顯涼意。中科院大氣物理研究所（以下簡稱大氣物理所）研究員蔣如斌打包行囊，從山東濱州的實驗場地回到北京。
從2009年開始，蔣如斌就過著候鳥般的生活。作為“引雷人”，他的工作就是迎著暴風雨出發，在變幻莫測的雷電當中找到科學規律。
“自然發生的雷電其實是行蹤詭異、難以預測的，但雷聲就是命令。我的工作是‘與雷電交朋友’，這件事比較困難，我會把這個目標當作畢生的追求。”蔣如斌說。
引雷是個細緻活兒
“目前天空已經形成了攜帶電荷的雷暴雲，電場顯著增強，做好準備。”蔣如斌在火箭發射場觀測控制室裡，緊張地盯著電腦螢幕前的資料變化情況。
時機成熟，一聲指令，2。4公斤的引雷小火箭點火發射，以每秒190米左右的速度上升。
幾秒鐘後，伴隨著雷鳴，一道亮光到達地面，雷被“引下來了”。
這樣帶著幾分“驚險刺激”的場景，蔣如斌已經習以為常。
與雷電結緣，是蔣如斌主動選擇的。他本科就讀於中山大學大氣科學相關專業，大四臨畢業，他獲得了保送研究生的機會。
“大氣物理所提出了兩個研究方向：大氣化學或者雷電。南方雷電災害嚴重，同時我在物理方面有濃厚的興趣，因此選擇了雷電課題組。”蔣如斌說。
剛到大氣物理所讀研一年，他就獲得了到山東濱州開展野外試驗的機會。作為初入行業的新手，蔣如斌要為人工引雷實驗打頭陣。
人工引雷技術通常被稱為“火箭-拖線人工引雷技術”，其中最關鍵的一個環節是引雷火箭，“這是一個細緻活兒”。
小火箭尾翼上固定著線軸，線軸上盤繞著幾百米長的細鋼絲，鋼絲的一端固定在地面上。隨著火箭的上升，鋼絲快速拉伸開，會形成一條筆直的接地金屬通道。
不過，引雷火箭只能飛到幾百米，而雷暴雲的電荷區一般在幾公里的高度以上。
在鋼絲拉伸的過程中，頂部會產生顯著的尖端效應，導致區域性電場劇烈畸變擊穿空氣，於是鋼絲的尖端形成向上的放電通道，快速發展到雷暴雲的電荷區，最終構建了雲和大地之間的放電“橋樑”。
“人工引雷實驗涉及很多細節問題，例如在與接地的引流杆連線時，火箭線軸上拉伸出的鋼絲會暴露在空氣中，很容易鏽蝕。引雷時如果鋼絲被拉斷，試驗就失敗了。所以，我們會仔細地在鋼絲上刷一層清漆。”蔣如斌說。
遺憾的是，第一次出野外蔣如斌就突發闌尾炎，沒有全程參與試驗。“儘管如此，我經歷了前期的場地準備、引雷設施和觀測儀器架設，以及試驗作業等，這些新鮮的體驗十分寶貴，讓我學到了很多。”
雷聲就是命令
“每年的5月-8月，山東濱州大尺度的強對流天氣過程較多，天氣系統有一定的代表性，因此我們定在這裡開展野外試驗。”蔣如斌表示。
雷電具有破壞性和危險性，人工引雷試驗的設計需要重點考慮這些因素，保證相對安全。例如場地的選擇要儘量遠離城鎮、村莊等人員密集區域，與高壓線要達到一公里或更遠的距離，最重要的就是控制室的防護，“雷雨作業期間我們全程在裡面，這必須是一個金屬遮蔽體，同時要做到良好的接地”。
對於“引雷人”來說，雷聲就是命令。在野外試驗的過程中，只要聽到雷聲，就要全身心投入試驗觀測中。
十多年前，引雷場地設在相對開闊的棉花地間。由於當時的條件限制，蔣如斌和試驗同伴只能揹著攝像機、試驗觀測裝置，採用步行的方式從試驗基地前往引雷場地。
“有一次天氣過程前期起電並不明顯，沒有發生雷電，地面探測到的大氣電場強度也很弱，一直處於層雲降水的狀態，我們並沒有開展引雷作業。下午4點左右，雨勢突然增強，同時響起了幾聲悶雷，我們心頭一緊，必須立馬出發。”蔣如斌至今都記得那次令人印象深刻的引雷經歷。
“我們走到一半雨勢變得非常猛烈，雨點橫著拍在臉上。雷聲也從悶雷變成了炸雷，在耳邊‘撕裂’，同時一道又一道的閃光出現在眼前。我們弓著腰前行，已經沒有回頭路，因為回去和往前走的路程一樣。事後回想這是有點危險的，但當時確實只能硬著頭皮往前衝。”蔣如斌說。
2012年，濱州遇到了猛烈的颱風天。面對這種天氣，蔣如斌內心有些糾結：“我們希望研究颱風當中的雷電，想要嘗試在臺風登陸後進行引雷，但之前沒有類似的經驗，只能先試試看。”
當時的引雷試驗場地設定在徒駭河邊。這是一條入海河流，颱風帶來的大雨讓水位快速上漲，引雷的一些重要裝置可能會被淹沒。
“雖然雨還沒停，但我們只能把裝置取回來。為了確保安全，我們幾個人之間互相用繩子綁著，一旦有人滑倒，前後的人可以立馬把他扶起來。”蔣如斌說。
早期的野外試驗，除了工作上的挑戰外，還會遇到生活上的不便。比如自來水非常不穩定，洗澡就成為一個大問題。“我們在房頂放置曬水包、曬水桶，利用蓄電池式的可移動吸水泵儲存足夠的水，後來又安裝太陽能熱水器，一點一點解決生活上的難題。”
即便條件艱苦，蔣如斌依然熱愛自己的科研方向，他時不時會想起剛入學時與雷電物理研究領域前輩郭昌明的對話。
“郭老師問我的第一個問題就是，你喜歡雷電嗎？這是很突然的一個問題，我下意識地回答‘喜歡’。那時可能只是出於最初的衝勁兒，細究起來其實很難說足夠坦然。在後來的工作中，這個問題一直縈繞於我的腦海，隨著研究經歷的逐漸豐富，這份喜歡才慢慢沉澱，內心的回答也變得堅定。”蔣如斌說。
探索永不止步
從20世紀60年代開始，美、法、中、日等國陸續成功開展了人工引雷試驗。在科研過程中，人工引雷使得人類控制雷電、利用雷電的夢想部分成為了現實。
我國人工引雷科學試驗發展背後凝聚著三四代人的不斷努力和探索。截至目前，國內成功人工引雷總次數估計超過300次，大氣電學的部分研究已經走在了世界前列。
把雷引下來不是最終目的，更為重要的一件事是去探索雷電究竟是什麼。
“雷電是怎麼發展運輸的？它產生的電磁輻射以及發生發展規律究竟是怎樣的？這一系列事關雷電物理本質的基礎科學問題，都可以透過人工引雷觀測來回答。”蔣如斌表示。
他還提到，目前人工引雷試驗是基於地面固定裝置開展，這限制了人工引雷的進一步開發利用。未來還會研發具有機動性的引雷設施，並將引雷設施小型化，從而實現可移動作業。
“為了有更多的野外觀測機會，除了山東外，今年4月底開始我們在海南開展了試驗。”蔣如斌說。
作為黨員，野外工作時，蔣如斌也會以黨小組的形式開展活動。“去年建黨一百週年時，恰巧在野外，我就組織大家一起看了直播並進行討論學習。”
關於雷電，人類還有很多前沿基礎科學問題沒有解決。蔣如斌在科研的路上不斷前進，尋找更多的答案。
【來源：中國科學報】
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