Οι Επιστήμονες Καθοδηγούν Κεραυνούς με Λέιζερ για Πρώτη Φορά
Ιστορικό
Οι κεραυνοί είναι μια ισχυρή και επικίνδυνη δύναμη της φύσης. Μπορούν να προκαλέσουν ζημιές σε κατασκευές, να διαταράξουν τις υποδομές και ακόμη και να απειλήσουν ανθρώπινες ζωές. Τα αλεξικέραυνα, που εφευρέθηκαν από τον Βενιαμίν Φραγκλίνο τον 18ο αιώνα, χρησιμοποιούνται για την προστασία από κεραυνούς προσελκύοντας τους κεραυνούς και οδηγώντας τους στο έδαφος. Ωστόσο, τα αλεξικέραυνα παρέχουν μόνο περιορισμένη προστασία και δεν είναι αποτελεσματικά για μεγάλες υποδομές όπως αεροδρόμια και εξέδρες εκτόξευσης.
Λέιζερ: Ένας Νέος Τρόπος Προστασίας από τους Κεραυνούς
Οι επιστήμονες διερευνούν τη χρήση λέιζερ για την καθοδήγηση κεραυνών από τη δεκαετία του 1960. Τα λέιζερ είναι δέσμες έντονα συγκεντρωμένου φωτός που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να θερμάνουν και να ιονίσουν τον αέρα. Αυτό δημιουργεί μια διαδρομή αέρα χαμηλότερης πυκνότητας που άγει τον ηλεκτρισμό και μπορεί να διοχετεύσει τους κεραυνούς.
Σε μια πρόσφατη ανακάλυψη, οι επιστήμονες καθοδήγησαν με επιτυχία κεραυνούς με λέιζερ για πρώτη φορά. Το πείραμα διεξήχθη στο όρος Säntis στη βορειοανατολική Ελβετία, όπου ένα λέιζερ εκτοξεύτηκε γρήγορα στον ουρανό. Το λέιζερ καθοδήγησε τον κεραυνό για περίπου 50 μέτρα, παρέχοντας απόδειξη της ιδέας για τη χρήση λέιζερ για την προστασία μεγάλων υποδομών από κεραυνούς.
Πώς τα Λέιζερ Καθοδηγούν τους Κεραυνούς
Τα λέιζερ καθοδηγούν τους κεραυνούς δημιουργώντας μια διαδρομή αέρα χαμηλότερης πυκνότητας που άγει τον ηλεκτρισμό. Όταν μια δέσμη λέιζερ εκτοξεύεται στον ουρανό, θερμαίνει και ιονίζει τα γύρω μόρια αέρα. Αυτό δημιουργεί ένα κανάλι πλάσματος, το οποίο είναι ένα αέριο που άγει τον ηλεκτρισμό. Ο κεραυνός στη συνέχεια έλκεται από το κανάλι πλάσματος και το ακολουθεί στο έδαφος.
Πλεονεκτήματα των Λέιζερ έναντι των Αλεξικέραυνων
Τα λέιζερ προσφέρουν πολλά πλεονεκτήματα έναντι των παραδοσιακών αλεξικέραυνων. Πρώτον, τα λέιζερ μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την προστασία μιας πολύ μεγαλύτερης περιοχής από τα αλεξικέραυνα. Μια ενιαία δέσμη λέιζερ μπορεί να εκτείνεται πολύ ψηλότερα από μια φυσική ράβδο, πράγμα που σημαίνει ότι μπορεί να προστατεύσει μια μεγαλύτερη περιοχή στο έδαφος. Δεύτερον, τα λέιζερ μπορούν να ενεργοποιηθούν ή να απενεργοποιηθούν ανά πάσα στιγμή, γεγονός που τους επιτρέπει να χρησιμοποιούνται μόνο όταν είναι απαραίτητο. Αυτό δεν είναι δυνατό με τα αλεξικέραυνα, τα οποία είναι πάντα ενεργά.
Προκλήσεις και Μελλοντικές Κατευθύνσεις
Ενώ η επιτυχής καθοδήγηση κεραυνών με λέιζερ είναι μια σημαντική ανακάλυψη, υπάρχουν ακόμη ορισμένες προκλήσεις που πρέπει να αντιμετωπιστούν προτού τα λέιζερ μπορέσουν να χρησιμοποιηθούν για πρακτικές εφαρμογές. Μια πρόκληση είναι ότι τα λέιζερ πρέπει να είναι σε θέση να καθοδηγούν τους κεραυνούς σε μεγαλύτερες αποστάσεις. Τα περισσότερα κανάλια κεραυνών έχουν μήκος χιλιομέτρων, αλλά το τρέχον σύστημα λέιζερ μπορεί να καθοδηγήσει τους κεραυνούς μόνο για περίπου 50 μέτρα. Μια άλλη πρόκληση είναι το κόστος του συστήματος λέιζερ. Το λέιζερ που χρησιμοποιήθηκε στο πείραμα κόστισε περισσότερα από 2 δισεκατομμύρια δολάρια και δεν αναμένεται να κυκλοφορήσει στην αγορά για τουλάχιστον μια δεκαετία.
Παρά τις προκλήσεις αυτές, η επιτυχής καθοδήγηση κεραυνών με λέιζερ είναι μια πολλά υποσχόμενη εξέλιξη. Τα λέιζερ έχουν τη δυνατότητα να παρέχουν έναν νέο και πιο αποτελεσματικό τρόπο προστασίας από τους κεραυνούς και θα μπορούσαν μια μέρα να χρησιμοποιηθούν για την προστασία μεγάλων υποδομών όπως αεροδρόμια και εξέδρες εκτόξευσης.
Επιπλέον Πληροφορίες
- Οι κεραυνοί μπορούν να προκαλέσουν ζημιές δισεκατομμυρίων δολαρίων κάθε χρόνο.
- Οι κεραυνοί σκότωσαν σχεδόν 450 ανθρώπους στις Ηνωμένες Πολιτείες μεταξύ 2006 και 2021.
- Προηγούμενα πειράματα που χρησιμοποίησαν λέιζερ για την καθοδήγηση κεραυνών είχαν αποτύχει, αλλά το πρόσφατο πείραμα χρησιμοποίησε υψηλότερο ρυθμό παλμών, ο οποίος ήταν καθοριστικός για την επιτυχία.
- Το λέιζερ που χρησιμοποιήθηκε στο πείραμα εκτοξεύτηκε περίπου 1.000 φορές ανά δευτερόλεπτο.
- Το λέιζερ καθοδήγησε τον κεραυνό σε μια ράβδο σε έναν ελβετικό τηλεπικοινωνιακό πύργο που χτυπιέται από κεραυνούς περίπου 100 φορές κάθε χρόνο.
- Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι τα λέιζερ θα μπορούσαν τελικά να χρησιμοποιηθούν για την προστασία μεγάλων υποδομών από κεραυνούς, αλλά απαιτείται περισσότερη έρευνα.
