上世纪50年代末,中国开始向太空放卫星,放卫星过程中出现了一种鲜为人知的现象:一旦卫星位置升高,两三天后,卫星就出现失灵现象。如气象卫星原本应拍摄云层情况,但几天后,卫星不拍摄云层,却拍摄天空中的星星。面对这个棘手问题,各卫星大国纷纷组织科学家对这个现象进行研究。几年后,美国航天中心率先找到卫星失灵的原因。原来卫星放到天空后,卫星上的电位自动升高,甚至可升高到上万伏。因为卫星表面的材料各不相同,升高的电位也不同,材料之间产生电位差,同时卫星与空间位置之间也产生了电位差。在真空环境,卫星很容易放电,放电后卫星上的仪器设备就受到电磁干扰,一些微电子设备很快就坏掉了。卫星上的指导系统、自动控制系统、计算机软件也因此受损。所以就出现应该拍云层,却拍星星的失灵现象。
卫星的造价是以亿为单位的,当时不敢多放,放上去两三天就坏了。经反复实验,科学家们发现在卫星表面覆盖上一层等离子体,就可以让卫星有电也不放电。卫星表面的电荷有正有负,通过导电能力很强的等离子体传到空间。电荷到达空间后自由游动,正负互相交流,产生平均后就不会产生高电压,也就不会放电。
传统的避雷针可以保护建筑物不被雷击,但在引雷过程中产生的感应电流经常损害建筑物内的微电子设备。对此,一种名为消雷器的避雷设备应运而生,但经过近20年的实验,科学家们发现消雷器并不能彻底消除雷害。
1995年,庄洪春萌发了把卫星上的避雷技术应用到地面防雷的设想,于是在中科院空间科学与应用研究中心申请立项研究,同时申请了专利。
相比卫星所处的真空环境,地面环境复杂得多。从1995年到2002年7年间,庄洪春领导的实验小组仅大型实验报告就做出86个,小的实验数不清。
2000年之前,庄洪春完成了理论研究、计算机模拟计算、实验室研究。2000年后,研究转入实用化阶段,2002年将实用化的产品拿到云南省做场外实验。
云南省西双版纳每年雷暴天120多天,是一个最理想的检验避雷技术场所。庄洪春带领空间电学组10多名研究人员来到西双版纳,专门挑选了高发雷击点40多处,安装等离子避雷装置。
当时外场实验效果相当好,雷不打被保护的物体,也不损害被保护物体内的电子设备。与传统避雷针技术不同的是,这项避雷技术无需接地。
2003年12月12日到14日,由云南省防雷中心主持,在西双版纳召开了"等离子避雷球试用鉴定验收会"。专家组意见:建议有关部门尽早发放生产和使用许可证,使这一新产品早日服务于社会。
3天后,云南省防雷中心给庄洪春的智能等离子避雷球发放了"防雷新产品使用许可证",允许等离子避雷球HC/DG系列和HC/DY系列产品在云南使用。