Các nhà khoa học lần đầu tiên dẫn đường tia sét bằng laser
Bối cảnh
Sét đánh là một thế lực tự nhiên mạnh mẽ và nguy hiểm. Chúng có thể gây thiệt hại cho các công trình, phá vỡ cơ sở hạ tầng và thậm chí đe dọa tính mạng con người. Cột thu lôi, được Benjamin Franklin phát minh vào thế kỷ 18, đã được sử dụng để bảo vệ chống lại sét đánh bằng cách thu hút các tia sét và dẫn chúng xuống đất. Tuy nhiên, cột thu lôi chỉ cung cấp sự bảo vệ hạn chế và chúng không hiệu quả đối với các cơ sở hạ tầng lớn như sân bay và bệ phóng.
Laser: Một cách mới để bảo vệ chống lại sét
Các nhà khoa học đã khám phá việc sử dụng laser để dẫn đường cho sét từ những năm 1960. Laser là chùm ánh sáng tập trung cao có thể được sử dụng để làm nóng và ion hóa không khí. Điều này tạo ra một đường dẫn khí có mật độ thấp hơn dẫn điện và có thể dẫn sét.
Trong một đột phá gần đây, các nhà khoa học đã dẫn đường thành công tia sét bằng laser lần đầu tiên. Thí nghiệm được thực hiện trên núi Säntis ở đông bắc Thụy Sĩ, nơi một tia laser được bắn nhanh chóng lên bầu trời. Laser dẫn đường cho sét khoảng 50 mét, cung cấp bằng chứng về khái niệm sử dụng laser để bảo vệ cơ sở hạ tầng lớn khỏi sét đánh.
Cách laser dẫn đường cho sét
Laser dẫn đường cho sét bằng cách tạo ra một đường dẫn khí có mật độ thấp hơn dẫn điện. Khi một chùm tia laser được bắn lên bầu trời, nó sẽ làm nóng và ion hóa các phân tử không khí xung quanh. Điều này tạo ra một kênh plasma, là một chất khí dẫn điện. Tia sét sau đó bị hút vào kênh plasma và đi theo nó xuống đất.
Ưu điểm của laser so với cột thu lôi
Laser cung cấp một số lợi thế so với cột thu lôi truyền thống. Thứ nhất, laser có thể được sử dụng để bảo vệ một khu vực rộng lớn hơn nhiều so với cột thu lôi. Một chùm tia laser duy nhất có thể mở rộng cao hơn nhiều so với một thanh vật lý, có nghĩa là nó có thể bảo vệ một khu vực lớn hơn trên mặt đất. Thứ hai, laser có thể được bật hoặc tắt bất kỳ lúc nào, cho phép chúng chỉ được sử dụng khi cần thiết. Điều này là không thể với cột thu lôi, vốn luôn hoạt động.
Thách thức và hướng đi tương lai
Mặc dù việc dẫn đường thành công tia sét bằng laser là một bước đột phá lớn, nhưng vẫn còn một số thách thức cần được giải quyết trước khi laser có thể được sử dụng cho các ứng dụng thực tế. Một thách thức là laser cần có khả năng dẫn đường cho sét ở khoảng cách xa hơn. Hầu hết các kênh sét dài hàng km, nhưng hệ thống laser hiện tại chỉ có thể dẫn đường cho sét khoảng 50 mét. Một thách thức khác là chi phí của hệ thống laser. Laser được sử dụng trong thí nghiệm có giá hơn 2 tỷ đô la và dự kiến sẽ không được thương mại hóa trong ít nhất một thập kỷ.
Bất chấp những thách thức này, việc dẫn đường thành công tia sét bằng laser là một sự phát triển đầy hứa hẹn. Laser có tiềm năng cung cấp một cách mới và hiệu quả hơn để bảo vệ chống lại sét đánh, và chúng có thể một ngày nào đó được sử dụng để bảo vệ các cơ sở hạ tầng lớn như sân bay và bệ phóng.
Thông tin thêm
- Sét đánh có thể gây ra thiệt hại hàng tỷ đô la mỗi năm.
- Sét đánh đã giết chết gần 450 người ở Hoa Kỳ từ năm 2006 đến năm 2021.
- Các thí nghiệm trước đây sử dụng laser để dẫn đường cho sét đã thất bại, nhưng thí nghiệm gần đây đã sử dụng tốc độ xung cao hơn, đó là chìa khóa thành công.
- Laser được sử dụng trong thí nghiệm được bắn với tốc độ khoảng 1.000 lần mỗi giây.
- Laser dẫn đường cho sét đến một thanh trên một tháp viễn thông Thụy Sĩ bị sét đánh khoảng 100 lần mỗi năm.
- Các nhà khoa học tin rằng laser cuối cùng có thể được sử dụng để bảo vệ các cơ sở hạ tầng lớn khỏi sét đánh, nhưng cần nghiên cứu thêm.
