Ένα λέιζερ με ταχεία εκτόξευση μπορεί να εκτρέψει τα χτυπήματα κεραυνών, όπως απέδειξαν οι επιστήμονες για πρώτη φορά σε πειράματα εκτός εργαστηρίου. Η εργασία που δημοσιεύθηκε πρόσφατα προτείνει ότι οι ακτίνες λέιζερ θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως αλεξικέραυνα για την προστασία των υποδομών, αν και ίσως όχι σύντομα.
«Το επίτευγμα είναι εντυπωσιακό, δεδομένου ότι η επιστημονική κοινότητα εργάζεται σκληρά για αυτόν τον στόχο για περισσότερα από 20 χρόνια», λέει ο Στέλιος Τζωρτζάκης, φυσικός λέιζερ στο Πανεπιστήμιο Κρήτης, ο οποίος δεν συμμετείχε στην έρευνα. «Αν είναι χρήσιμο ή όχι, μόνο ο χρόνος θα δείξει».
Τα μεταλλικά αλεξικέραυνα χρησιμοποιούνται συνήθως για την εκτροπή των κεραυνών και την ασφαλή διάχυση του φορτίου τους. Αλλά το μέγεθος των ράβδων είναι περιορισμένο, πράγμα που σημαίνει ότι το ίδιο είναι και η περιοχή που προστατεύουν.
Οι φυσικοί έχουν αναρωτηθεί εάν τα λέιζερ θα μπορούσαν να ενισχύσουν την προστασία, επειδή μπορούν να φτάσουν ψηλότερα στον ουρανό από μια φυσική δομή και μπορούν να δείχνουν προς οποιαδήποτε κατεύθυνση. Όμως, παρά τις επιτυχημένες εργαστηριακές επιδείξεις, οι ερευνητές δεν έχουν πετύχει ποτέ ξανά σε επιτόπιες εφαρμογές, λέει ο Τζωρτζάκης.
Το πείραμα στις Ελβετικές Άλπεις
Για να αλλάξει αυτό, μια ομάδα περίπου 25 ερευνητών δημιούργησε το έργο Laser Lightning Rod, το οποίο δοκίμασε ένα ειδικά δημιουργημένο λέιζερ υψηλής ισχύος 2 εκατομμυρίων ευρώ στις Ελβετικές Άλπεις. Οι επιστήμονες τοποθέτησαν το λέιζερ δίπλα στον πύργο τηλεπικοινωνιών Säntis, ο οποίος πλήττεται συχνά από κεραυνούς. «Αυτό είναι ένα από εκείνα τα έργα που όλοι περίμεναν τα αποτελέσματα», λέει η Βαλεντίνα Σουμακοβα, φυσικός λέιζερ στο Πανεπιστήμιο της Βιέννης.
Μια επαρκώς έντονη δέσμη λέιζερ μπορεί να δημιουργήσει μια αγώγιμη διαδρομή για να ταξιδέψει ο κεραυνός προς τα κάτω, ακριβώς όπως μπορεί ένα μεταλλικό σύρμα. Οι φυσικοί πιστεύουν ότι αυτό το επιτυγχάνει μετατοπίζοντας τις ιδιότητες του αέρα έτσι ώστε η δέσμη να εστιάζει σε ένα λεπτό, έντονο νήμα. Εκείνο θερμαίνει γρήγορα τον αέρα, μειώνοντας την πυκνότητά του και δημιουργώντας μια ευνοϊκή διαδρομή για κεραυνούς.
«Είναι σαν να ανοίγεις μια τρύπα στον αέρα με το λέιζερ», λέει ο Ορελιέν Ουάρντ, φυσικός στο Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Οπτικής στο Παρίσι, ο οποίος ηγήθηκε του έργου.
Αντί να προσπαθήσουν να εκτρέψουν τον κεραυνό από τον πύργο, τα πειράματα Säntis σχεδιάστηκαν για να δείξουν ότι το λέιζερ θα μπορούσε να καθοδηγήσει την πορεία ενός χτυπήματος μέσα από το αλεξικέραυνο της κατασκευής. Σε μελλοντική χρήση, παρόμοιες ακτίνες θα οδηγούσαν τα χτυπήματα μακριά από ευαίσθητες εγκαταστάσεις και σε ένα μακρινό αλεξικέραυνο, λέει ο Ουάρντ.
Καθοδηγούμενος κεραυνός
Για 10 εβδομάδες παρατήρησης, η ομάδα παρατήρησε το λέιζερ να διοχετεύει 4 κεραυνούς κατά τη διάρκεια 6 ωρών καταιγίδων. Μια κάμερα υψηλής ταχύτητας έδειξε ξεκάθαρα ένα χτύπημα ακολουθώντας την ευθεία γραμμή της δέσμης λέιζερ, αντί να ακολουθεί μια διακλαδισμένη διαδρομή.
«Για το 100% των χτυπημάτων όπου βρισκόταν εκεί το λέιζερ, μετρήσαμε σημαντική επίδραση του», λέει ο Ουάρντ.
Από την πλευρά του ο Τζωρτζάκης σημειώνει ότι το λέιζερ ήταν επίσης ενεργό για πολλές ώρες χωρίς να διοχετεύει χτυπήματα. Αυτό υποδηλώνει ότι, αν και το λέιζερ εκτρέπει τους κεραυνούς, δεν ανάγκασε τα σύννεφα να εκκενωθούν, κάτι που θα ήταν καλύτερη στρατηγική προστασίας, λέει.
Η τελευταία προσπάθεια πέτυχε εκεί που άλλες είχαν αποτύχει, λέει ο Τζωρτζάκης, επειδή η προηγούμενη προσπάθεια είχε χρησιμοποιήσει λέιζερ που εκτόξευε μόνο μερικούς παλμούς ανά δευτερόλεπτο.
Αυτή η ομάδα χρησιμοποίησε ένα εξειδικευμένο λέιζερ που εκτοξεύει 1.000 παλμούς υψηλής ενέργειας ανά δευτερόλεπτο, γεγονός που θα είχε αυξήσει την πιθανότητα να αναχαιτίσει τον κεραυνό.
Ωστόσο, το γεγονός ότι το λέιζερ του έργου είναι μοναδικό στο είδος του είναι επίσης ο μεγαλύτερος περιορισμός του, επειδή θα χρειαστεί χρόνος για να συρρικνωθεί το σύστημα και να γίνει φθηνότερο και πιο πρακτικό, λέει ο Ουάρντ.
Πηγή: nature
με Αριθμό Μητρώου 12691
