کاهش خطرات رعد و برق با استفاده از پرتوهای لیزری

دانشمندان سوئیسی در روشی موفقیت آمیز از پرتوهای لیزری برای منحرف کردن رعد و برق استفاده کردند.

به گزارش تک ناک، صاعقه می تواند سالانه میلیاردها دلار خسارت زیرساختی ایجاد کند. این موضوع منجر به ایجاد یک تیم تحقیقاتی در سوئیس شد تا اخیراً یک روش موفقیت آمیز برای منحرف کردن تخلیه های الکتریکی از سازه های حساس ایجاد کند.

در اصل، دانشمندان پیشنهاد می کنند پرتوهای لیزری بسیار قدرتمندی به قلب یک رعد و برق  برای منحرف کردن رعد و برق شلیک شود.

دلیلی وجود دارد که میله های صاعقه گیر فرانکلین از زمان آزمایش های قرن هجدهم تغییر چندانی نکرده اند زیرا آنها به خوبی کار می کنند. این دستگاه ساده و مقیاس پذیر معمولاً از یک میله فلزی تشکیل شده است که مستقیماً از طریق کابل های فلزی به زمین متصل می شود و صاعقه هایی را که اغلب پنج برابر داغتر از سطح خورشید هستند به سمت زمین جایی که بار می تواند با خیال راحت از بین برود هدایت می کند.

همانطور که در مجله تحقیقاتی Nature Photonics توضیح داده شد، در کنار خلاصه‌هایی از گاردین و جاهای دیگر، گروهی از دانشمندان اخیراً یک آرایه لیزری در نزدیکی یک برج مخابراتی 124 متری در بالای کوه Säntis سوئیس راه‌اندازی کردند. این سازه سالانه بیش از صد صاعقه را دریافت می کند که آن را به یک جاذبه اصلی برای آزمایش تبدیل می کند.

بین ژوئیه و سپتامبر سال گذشته، لیزرها در مجموع شش ساعت به تعدادی از جبهه های طوفان شلیک کردند. بر اساس اندازه‌گیری‌های محققان، پالس‌های لیزر بر مسیر چهار تخلیه رو به بالا تأثیر گذاشتند، اگرچه تنها یکی در شرایط شفاف به اندازه کافی برای عکاسی با دوربین‌های پرسرعت قابل تصویر برداری شد. با این حال، به نظر می رسد مسیر رعد و برق در آن نمونه حدود 50 متر به سمت پرتو لیزر منحرف شده است.

این سیستم به لطف توانایی لیزرها برای ایجاد مسیر راحت‌تری برای حرکت نور به سمت زمین کار می‌کند. ضریب شکست هوای اطراف با شلیک پالس‌های لیزر با بیش از 1000 بار در ثانیه به سمت ابرهای طوفانی تغییر می‌کند و باعث انقباض و تشدید آن‌ها می‌شود که مولکول‌های هوای اطراف را یونیزه می‌کنند.

سپس کانالی از هوای یونیزه شده با چگالی کم از مولکول های هوا ایجاد می شود که به سرعت گرم می شوند و با سرعت مافوق صوت پخش می شوند. اگرچه این «رشته‌ها» همانطور که محققان آن‌ها را توصیف می‌کنند تنها چند میلی‌ثانیه دوام می‌آورند، رسانایی آن‌ها در مقایسه با هوای اطراف مسیر بسیار آسان‌تری را برای کمان‌های رعد و برق ایجاد می‌کند. نشانه‌های اولیه همچنین نشان می‌دهد که محدوده انحراف میله‌های آذرخش لیزری بسیار گسترده‌تر از میله‌های فلزی سنتی است، که ظاهراً منطقه‌ای تقریباً دو برابر ارتفاع میله را پوشش می‌دهند.

با این حال، برخی از اشکالات فوری برای این سیستم جدید وجود دارد. برای مثال، پالس‌های لیزر (شاید جای تعجب نباشد) بسیار درخشان هستند و به راحتی می‌توانند برای خلبانان احتمالی نزدیک مشکل ایجاد کنند، بنابراین فضای هوایی اطراف آزمایش را در طول زمان اجرا می‌بندند. سپس قیمت تقریباً 2 میلیون دلاری این سیستم در طول توسعه پنج ساله آزمایش است که در نهایت شاهد استخدام بزرگترین هلیکوپتر سوئیس برای کمک به ساخت خانه سیستم لیزری در بالای برج Säntis بودیم. همه اینها به لطف میله زمینی نسبتاً بسیار ارزان، دیدن صاعقه گیرهای لیزری در بالای خانه های حومه شهر را بسیار بعید می کند.

گفته می‌شود، چنین سیستمی می‌تواند برای مکان‌هایی مانند پایگاه‌های نظامی، سازه‌های بسیار بلند، و فضاپیماها که هزینه‌های تعمیر بسیار گران‌تری از خانه‌های معمولی پس از برخورد صاعقه مقرون‌به‌صرفه‌تر باشد.