Αλεξικέραυνο λέιζερ υψηλής ισχύος κατάφερε να καθοδηγήσει κεραυνό.
Κατά τη διάρκεια των δοκιμών που πραγματοποιήθηκαν στην Ελβετία, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι η ηλεκτρική εκκένωση, ο κεραυνός μπορούσε να ακολουθήσει τη δέσμη λέιζερ για αρκετές δεκάδες μέτρα.
Ο κεραυνός είναι ένα από τα πιο ακραία φυσικά φαινόμενα. Ξαφνική ηλεκτροστατική εκφόρτιση, εκατομμυρίων βολτ και εκατοντάδων χιλιάδων αμπέρ, μπορεί να παρατηρηθεί μέσα σε ένα σύννεφο, ανάμεσα σε πολλά σύννεφα, ανάμεσα σε ένα σύννεφο και το έδαφος ή το αντίστροφο. Συναρπαστικό αλλά και καταστροφικό, προκαλεί έως και 24.000 θανάτους το χρόνο. Προκαλεί επίσης σημαντικές ζημιές ύψους πολλών δισεκατομμυρίων δολαρίων, από διακοπές ρεύματος έως δασικές πυρκαγιές, συμπεριλαμβανομένων διαφόρων ζημιών σε υποδομές.
Από την εφεύρεση του πρώτου αλεξικέραυνου από τον Μπέντζαμιν Φράνκλιν το 1752 – ένας μυτερός, μεταλλικός αγώγιμος ιστός συνδεδεμένος με το έδαφος – τα συστήματα αντικεραυνικής προστασίας έχουν εξελιχθεί ελάχιστα. Το παραδοσιακό αλεξικέραυνο παραμένει μέχρι σήμερα η πιο αποτελεσματική εξωτερική προστασία. Προστατεύει μια επιφάνεια της οποίας η ακτίνα είναι περίπου ίση με το ύψος της. Έτσι, ένα αλεξικέραυνο ύψους 10 μέτρων θα εξασφαλίσει μια περιοχή ακτίνας 10 μέτρων. Ωστόσο, επειδή το ύψος των ιστών δεν μπορεί να επεκταθεί στο άπειρο, αυτό το σύστημα δεν είναι το βέλτιστο για την προστασία ευαίσθητων τοποθεσιών που καταλαμβάνουν μια μεγάλη περιοχή, όπως ένα αεροδρόμιο, ένα αιολικό πάρκο ή ένα πυρηνικό εργοστάσιο.
Έργο LLR: Το αλεξικέραυνο λέιζερ
Για να αντιμετωπιστεί αυτό, μια ευρωπαϊκή κοινοπραξία με επικεφαλής το Πανεπιστήμιο της Γενεύης (UNIGE) και την Πολυτεχνική Σχολή του Παρισιού (École polytechnique) εργάζεται σε ένα σύστημα αλεξικέραυνων λέιζερ που ονομάζεται “Laser Lightning Rod” ή “LLR“.
Με τη δημιουργία καναλιών ιονισμένου αέρα, αυτό επέτρεψε στον κεραυνό να καθοδηγηθεί κατά μήκος της δέσμης του. Τοποθετημένο στην προέκταση ενός παραδοσιακού αλεξικέραυνου, θα μπορούσε ουσιαστικά να αυξήσει το ύψος του και μάλιστα την επιφάνεια της περιοχής που προστατεύει.
Το έργο LLR απαιτούσε την ανάπτυξη ενός νέου λέιζερ με μέση ισχύ ένα κιλοβάτ, ένα Joule ανά παλμό και διάρκεια ανά παλμό ενός picosecond (πικοδευτερόλεπτο). Έχει πλάτος 1,5 μέτρα, μήκος 8 μέτρα και ζυγίζει πάνω από 3 τόνους. Σχεδιάστηκε από την γερμανική εταιρεία κατασκευής βιομηχανικών μηχανημάτων TRUMPF.
Το αλεξικέραυνο λέιζερ δοκιμάστηκε στο βουνό Säntis στην Ελβετία, σε έναν πύργο πομπού 124 μ. που ανήκει στον ελβετικό πάροχο τηλεπικοινωνιών Swisscom, και ο οποίος ήταν εξοπλισμένος με ένα παραδοσιακό αλεξικέραυνο.
Στη συνέχεια, το αλεξικέραυνο λέιζερ ενεργοποιήθηκε κατά τη διάρκεια κάθε δραστηριότητας καταιγίδας, μεταξύ Ιουνίου και Σεπτεμβρίου 2021.
Χρειάστηκε σχεδόν ένας χρόνος για να αναλυθεί ο κολοσσιαίος όγκος των δεδομένων που συλλέχθηκαν. Αυτή η ανάλυση δείχνει τώρα ότι το αλεξικέραυνο λέιζερ LLR είναι ικανό να καθοδηγεί αποτελεσματικά τον κεραυνό.
“Διαπιστώσαμε, από τον πρώτο κεραυνό, ότι η εκκένωση μπορούσε να ακολουθήσει τη δέσμη λέιζερ για σχεδόν 60 μέτρα πριν φτάσει στον πύργο, αυξάνοντας έτσι την ακτίνα της επιφάνειας προστασίας από 120 μέτρα σε 180 μέτρα”, είπε ο Ζαν-Πιερ Βολφ (Jean-Pierre Wolf), φυσικός και ειδικός στη βιοφωτονική και καθηγητής στο Τμήμα Εφαρμοσμένης Φυσικής του Πανεπιστημίου της Γενεύης.
Η ανάλυση δεδομένων δείχνει επίσης ότι το αλεξικέραυνο λέιζερ LRR, σε αντίθεση με άλλα λέιζερ, λειτουργεί ακόμη και σε δύσκολες καιρικές συνθήκες – όπως η ομίχλη, πολύ συχνή στην κορυφή του Säntis, η οποία μπορεί να σταματήσει τη δέσμη – κυριολεκτικά να διαπερνά τα σύννεφα. Αυτό το αποτέλεσμα είχε προηγουμένως παρατηρηθεί μόνο στο εργαστήριο.
Για την κοινοπραξία, το επόμενο βήμα θα είναι η περαιτέρω αύξηση του ύψους δράσης του λέιζερ. Ο μακροπρόθεσμος στόχος είναι η επέκταση ενός αλεξικέραυνου 10 μέτρων κατά 500 μέτρα χάρη στο αλεξικέραυνο λέιζερ LLR.
Η επιστημονική δημοσίευση Laser-guided lightning στο nature.com