Вчені вперше спрямували блискавки за допомогою лазерів
Передумови
Удари блискавок – це потужна та небезпечна сила природи. Вони можуть завдати шкоди спорудам, зруйнувати інфраструктуру та навіть загрожувати життю людей. Блискавковідводи, винайдені Бенджаміном Франкліном у 18 столітті, використовуються для захисту від ударів блискавок, притягуючи розряди та направляючи їх у землю. Однак блискавковідводи забезпечують лише обмежений захист і не є ефективними для великої інфраструктури, такої як аеропорти та стартові майданчики.
Лазери: новий спосіб захисту від блискавок
Вчені вивчають використання лазерів для спрямування блискавок з 1960-х років. Лазери – це пучки висококонцентрованого світла, які можна використовувати для нагрівання та іонізації повітря. Це створює шлях повітря нижчої щільності, який проводить електрику та може направляти блискавки.
У нещодавньому прориві вчені вперше успішно спрямували блискавки за допомогою лазерів. Експеримент проводився на горі Сантіс у північно-східній Швейцарії, де лазер швидко вистрілював у небо. Лазер спрямовував блискавку приблизно на 50 метрів, надаючи концептуальне підтвердження використання лазерів для захисту великої інфраструктури від ударів блискавок.
Як лазери спрямовують блискавки
Лазери спрямовують блискавки, створюючи шлях повітря нижчої щільності, який проводить електрику. Коли лазерний промінь вистрілює в небо, він нагріває та іонізує навколишні молекули повітря. Це створює канал плазми, яка є газом, що проводить електрику. Потім блискавка притягується до плазмового каналу і слідує за ним до землі.
Переваги лазерів над блискавковідводами
Лазери пропонують кілька переваг над традиційними блискавковідводами. По-перше, лазери можна використовувати для захисту набагато більшої площі, ніж блискавковідводи. Один лазерний промінь може простягатися набагато вище, ніж фізичний стрижень, що означає, що він може захистити більшу площу на землі. По-друге, лазери можна вмикати або вимикати в будь-який час, що дозволяє використовувати їх лише за потреби. Це неможливо зробити з блискавковідводами, які завжди активні.
Виклики та майбутні напрямки
Хоча успішне спрямування блискавок за допомогою лазерів є великим проривом, все ще є деякі виклики, які необхідно вирішити, перш ніж лазери можна буде використовувати для практичних застосувань. Одним із викликів є те, що лазери повинні мати можливість спрямовувати блискавки на більші відстані. Більшість каналів блискавок мають довжину в кілометри, але поточна лазерна система може спрямовувати блискавки лише приблизно на 50 метрів. Іншим викликом є вартість лазерної системи. Лазер, використаний в експерименті, коштував понад 2 мільярди доларів і, як очікується, не буде комерціалізований принаймні протягом десятиліття.
Незважаючи на ці виклики, успішне спрямування блискавок за допомогою лазерів є багатообіцяючим розвитком. Лазери мають потенціал забезпечити новий і більш ефективний спосіб захисту від ударів блискавок, і їх колись можна буде використовувати для захисту великої інфраструктури, такої як аеропорти та стартові майданчики.
Додаткова інформація
- Удари блискавок можуть завдавати збитків на мільярди доларів щороку.
- У період з 2006 по 2021 рік у Сполучених Штатах від ударів блискавок загинуло майже 450 людей.
- Попередні експерименти з використанням лазерів для спрямування блискавок зазнали невдачі, але в нещодавньому експерименті використовувалася вища частота імпульсів, що стало ключем до успіху.
- Лазер, використаний в експерименті, вистрілював приблизно 1000 разів на секунду.
- Лазер спрямував блискавку на стрижень на швейцарській телекомунікаційній вежі, в яку блискавка влучає близько 100 разів на рік.
- Вчені вважають, що лазери зрештою можна буде використовувати для захисту великої інфраструктури від ударів блискавок, але потрібні додаткові дослідження.
