Τα αλεξικέραυνα έχουν χρησιμοποιηθεί για να καθοδηγούν τους κεραυνούς για αιώνες, αλλά τώρα οι επιστήμονες έχουν αποδείξει κάτι λίγο πιο προηγμένο από μια ταπεινό μεταλλικό ραβδί. Αποδείχθηκε πως όταν οι ακτίνες λέιζερ υψηλής ισχύος εκπέμπονται στον ουρανό, αυτό εκτρέπει τους κεραυνούς, κάτι το οποίο θα μπορούσε να οδηγήσε σε αλεξικέραυνα λέιζερ που προστατεύουν μια ευρύτερη περιοχή από επικίνδυνα χτυπήματα.
Ο κεραυνός είναι ένα από τα πιο ενεργητικά φυσικά γεγονότα, που απελευθερώνει εκατομμύρια βολτ σε κλάσματα του δευτερολέπτου. Αυτό φυσικά μπορεί να είναι καταστροφικό, να καταστρέψει κτίρια, να κόψει το ρεύμα, να προκαλέσει πυρκαγιές και να προκαλέσει τραυματισμούς και θανάτους.
Για αιώνες η καλύτερη άμυνά μας έναντι των κεραυνών ήταν το αλεξικέραυνο, ένα απλό μεταλλικό ραβδί στερεωμένο σε ψηλά κτίρια που προσελκύει την ηλεκτρική ενέργεια και την οδηγεί με ασφάλεια στο έδαφος. Αλλά έχουν περιορισμένη εμβέλεια – ένα αλεξικέραυνο 10 μέτρων (33 πόδια) μπορεί να προστατεύσει μια περιοχή μόλις 10 μέτρων γύρω από τον εαυτό του. Για την προστασία ενός κτιρίου τόσο μεγάλου όσο, ας πούμε, ενός αεροδρομίου ή ενός αιολικού πάρκου, θα χρειαζόταν απίστευτα μεγάλα αλεξικέραυνα.
Τώρα, οι ερευνητές στην Ευρώπη έχουν επιδείξει ένα πιο αποτελεσματικό νέο σύστημα. Το Laser Lightning Rod (LLR) περιλαμβάνει, όπως υποδηλώνει το όνομα, την ακτινοβολία λέιζερ στα σύννεφα κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας για να χαράξει μια διαδρομή ελάχιστης αντίστασης για τη ροή του ηλεκτρισμού. Και μπορεί να εκτείνεται πολύ περισσότερο από ένα αλεξικέραυνο.
«Όταν εκπέμπονται παλμοί λέιζερ πολύ υψηλής ισχύος στην ατμόσφαιρα, σχηματίζονται νήματα πολύ έντονου φωτός μέσα στη δέσμη», δήλωσε ο Jean-Pierre Wolf, ένας εκ των συγγραφέων της μελέτης. «Αυτά τα νήματα ιονίζουν τα μόρια αζώτου και οξυγόνου που υπάρχουν στον αέρα, τα οποία στη συνέχεια απελευθερώνουν ελεύθερα ηλεκτρόνια για να κινηθούν. Αυτός ο ιονισμένος αέρας, που ονομάζεται «πλάσμα», γίνεται ηλεκτρικός αγωγός».
Για να αποδείξουν την ιδέα, οι επιστήμονες ανέπτυξαν ένα νέο σύστημα λέιζερ με μέση ισχύ 1 kW, που πάλλεται περίπου 1.000 φορές το δευτερόλεπτο ενώ απελευθερώνει ένα Joule ενέργειας ανά παλμό. Αυτό δημιουργήθηκε στην κορυφή του Säntis, στις Ελβετικές Άλπεις, κοντά σε έναν πύργο που προσελκύει περίπου 100 κεραυνούς κάθε χρόνο.
Μεταξύ Ιουνίου και Σεπτεμβρίου 2021, η ομάδα δοκίμασε το σύστημα κατά τη διάρκεια καταιγίδων που σάρωσαν την περιοχή. Το λέιζερ ακτινοβολήθηκε στον ουρανό κοντά στην κορυφή του πύργου, για να προσπαθήσει να πιέσει τον κεραυνό στη δέσμη προτού φτάσει στο κανονικό αλεξικέραυνο του πύργου. Κατά τη διάρκεια εκείνου του καλοκαιριού, τέσσερις κεραυνοί χτύπησαν τον πύργο ενώ το λέιζερ ήταν ενεργοποιημένο και σίγουρα λύγισε το μπουλόνι.
Ένα μοντέλο που κατασκευάστηκε από δεδομένα ενός πειράματος με το αλεξικέραυνο λέιζερ, όπου το μπουλόνι φαίνεται καθαρά να ακολουθεί την ακτίνα λέιζερ για λίγο πριν φτάσει στον πύργο. Πηγή: Xavier Ravinet – UNIGE
«Βρήκαμε, από το πρώτο συμβάν κεραυνού – λέιζερ, ότι η εκκένωση μπορούσε να ακολουθήσει τη δέσμη για σχεδόν 60 μέτρα (197 πόδια) πριν φτάσει στον πύργο, αυξάνοντας έτσι την ακτίνα της επιφάνειας προστασίας από 120 μέτρα σε 180 μέτρα)», είπε ο Wolf.
Η ιδέα της χρήσης λέιζερ ως αλεξικέραυνων υπήρχε εδώ και πολύ καιρό και έχει αποδειχθεί πολλά υποσχόμενη σε εργαστηριακά πειράματα, αλλά η ομάδα λέει ότι αυτή είναι η πρώτη φορά που αποδεικνύεται στον πραγματικό κόσμο. Άλλοι επιστήμονες έχουν προτείνει ότι οι δοκοί τράκτορα γραφενίου θα μπορούσαν να κάνουν τη δουλειά ακόμα καλύτερα, αλλά αυτό θα απαιτούσε πιο σύνθετες ρυθμίσεις.
Ο τελικός στόχος του έργου LLR είναι οι ακτίνες λέιζερ να χρησιμοποιηθούν για την επέκταση της επιρροής ενός αλεξικέραυνου μήκους 10 μέτρων κατά 500 μέτρα (1.640 πόδια), λέει η ομάδα.
Επιστημονικό Άρθρο:
Aurélien Houard, Pierre Walch, Thomas Produit, Victor Moreno, Benoit Mahieu, Antonio Sunjerga, Clemens Herkommer, Amirhossein Mostajabi, Ugo Andral, Yves-Bernard André, Magali Lozano, Laurent Bizet, Malte C. Schroeder, Guillaume Schimmel, Michel Moret, Mark Stanley, W. A. Rison, Oliver Maurice, Bruno Esmiller, Knut Michel, Walter Haas, Thomas Metzger, Marcos Rubinstein, Farhad Rachidi, Jean-Pierre Wolf. Laser-guided Lightning, Nature Photonics, 2023.
Πηγές Άρθρου:
https://www.iflscience.com/laser-beams-that-control-electrical-discharges-could-potentially-redirect-lightning-57757
https://www.theguardian.com/science/2023/jan/16/scientists-steer-lightning-bolts-with-lasers-for-the-first-time
https://newatlas.com/science/laser-lightning-rod-demonstrated/
https://eandt.theiet.org/content/articles/2023/01/scientists-use-laser-to-steer-lightning-bolts/
