과학자들, 사상 처음으로 레이저로 번개 유도에 성공
배경
번개는 강력하고 위험한 자연의 힘입니다. 구조물에 손상을 입히고, 기반 시설을 파괴하며, 심지어 인명까지 위협할 수 있습니다. 18세기에 벤자민 프랭클린이 발명한 피뢰침은 번개를 유도하여 땅속으로 흘려보냄으로써 번개로부터 보호하는 데 사용되어 왔습니다. 그러나 피뢰침은 제한적인 보호만 제공하며, 공항이나 발사대와 같은 대규모 기반 시설에는 효과적이지 않습니다.
레이저: 번개로부터 보호하는 새로운 방법
과학자들은 1960년대부터 번개를 유도하기 위해 레이저를 사용하는 방법을 연구해 왔습니다. 레이저는 공기를 가열하고 이온화하는 데 사용할 수 있는 고도로 집중된 빛의 광선입니다. 이는 전기를 전도하고 번개를 유도할 수 있는 저밀도 공기 경로를 만듭니다.
최근의 획기적인 발견에서 과학자들은 사상 처음으로 레이저로 번개를 성공적으로 유도했습니다. 이 실험은 스위스 북동부의 잔티스 산에서 수행되었으며, 그곳에서 레이저가 하늘로 빠르게 발사되었습니다. 레이저는 약 50미터 동안 번개를 유도하여 레이저를 사용하여 번개로부터 대규모 기반 시설을 보호하는 개념 증명을 제공했습니다.
레이저는 어떻게 번개를 유도하는가
레이저는 전기를 전도하는 저밀도 공기 경로를 만들어 번개를 유도합니다. 레이저 빔이 하늘로 발사되면 주변의 공기 분자를 가열하고 이온화합니다. 이는 전기를 전도하는 기체인 플라스마 채널을 만듭니다. 그러면 번개가 플라스마 채널로 끌어당겨져 땅으로 따라 내려갑니다.
피뢰침에 비해 레이저의 장점
레이저는 기존의 피뢰침보다 몇 가지 장점을 제공합니다. 첫째, 레이저는 피뢰침보다 훨씬 넓은 영역을 보호하는 데 사용할 수 있습니다. 단일 레이저 빔은 물리적인 막대보다 훨씬 더 높이 확장될 수 있으며, 이는 지상에서 더 넓은 영역을 보호할 수 있음을 의미합니다. 둘째, 레이저는 언제든지 켜거나 끌 수 있으므로 필요할 때만 사용할 수 있습니다. 이는 항상 활성화되어 있는 피뢰침으로는 불가능합니다.
과제 및 미래 방향
레이저로 번개를 성공적으로 유도하는 것은 주요한 획기적인 발전이지만, 레이저를 실제적인 응용 분야에 사용하기 전에 해결해야 할 몇 가지 과제가 여전히 남아 있습니다. 한 가지 과제는 레이저가 더 먼 거리에서 번개를 유도할 수 있어야 한다는 것입니다. 대부분의 번개 채널은 길이가 킬로미터 단위이지만, 현재의 레이저 시스템은 약 50미터만 번개를 유도할 수 있습니다. 또 다른 과제는 레이저 시스템의 비용입니다. 실험에 사용된 레이저는 20억 달러 이상의 비용이 들었으며, 최소 10년 동안 상용화될 것으로 예상되지 않습니다.
이러한 과제에도 불구하고 레이저로 번개를 성공적으로 유도하는 것은 유망한 발전입니다. 레이저는 번개로부터 보호하는 새로운롭고 더 효과적인 방법을 제공할 수 있는 잠재력이 있으며, 언젠가는 공항이나 발사대와 같은 대규모 기반 시설을 보호하는 데 사용될 수 있습니다.
추가 정보
- 번개는 매년 수십억 달러의 피해를 일으킬 수 있습니다.
- 번개로 인해 2006년에서 2021년 사이에 미국에서 거의 450명이 사망했습니다.
- 번개를 유도하기 위해 레이저를 사용한 이전의 실험은 실패했지만, 최근의 실험에서는 성공의 열쇠였던 더 높은 펄스율을 사용했습니다.
- 실험에 사용된 레이저는 초당 약 1,000번 발사되었습니다.
- 레이저는 번개가 연간 약 100회 치는 스위스 통신 타워의 막대로 번개를 유도했습니다.
- 과학자들은 레이저가 결국 대규모 기반 시설을 번개로부터 보호하는 데 사용될 수 있다고 믿고 있지만, 더 많은 연구가 필요합니다.
