Naukowcy stworzyli metodę sterowania piorunami przy pomocy... lasera

W czerwcu 1752 roku Benjamin Franklin po raz pierwszy na „Nowym Świecie” użył żelaznych prętów do stworzenia piorunochronu, zapisując się w historii jako ten, który „wydarł niebiosom piorun”. Tego samego odkrycia dokonał w podobnym czasie czeski teolog Václav Prokop Diviš. Stworzyli zabezpieczenia, które służyły pokoleniom od setek lat, ale współcześni naukowcy postanowi pójść w końcu z duchem czasu i wykorzystać zdobycze technologii do ochrony przed piorunami na miarę XXI wieku.

Okiełznać żywioł

W Alpach Zachodnich znajduje się szczyt Säntis, na którym zespół badaczy z Francji i Szwajcarii testował nowatorską metodę zabezpieczenia przed piorunami, czyli intensywnymi wyładowaniami elektrycznymi, doprowadzających rocznie do tysięcy uszczerbków na zdrowiu.

Ładunek potrafi osiągnąć temperaturę 30 000º C, stanowiąc zagrożenie nie tylko dla ludzi, ale także urządzeń i wrażliwych infrastruktur. Tradycyjne piorunochrony są używane powszechnie, ale ich skuteczność ograniczona jest maksymalnie do kilkudziesięciu metrów, dlatego też naukowcy od lat pracują nad lepszą metodą. W walce z naturą niezwykle skuteczne okazały się lasery.

Piorun podążający za wiązką lasera

Wyniki testów przeprowadzonych latem ubiegłego roku zostały opublikowane w czasopiśmie Nature Photonics, gdzie opisano eksperyment polegający na wystrzeliwaniu impulsów laserowych w chmury burzowe. Naukowcy przetransportowali na szczyt góry Säntis potężny laser i zamontowali go w pobliżu 124-metrowej wieży telekomunikacyjnej, w którą piorun uderza około 100 razy na rok.

Czytaj dalej poniżej

Laserowa „bitwa” w Zatoce Perskiej. Marynarze 5. Floty odstraszyli irańską łódź Krzysztof Kurdyła

Naukowcy nauczyli się "dekodować na stroje". Rewolucja w walce z depresją? Kamil Świtalski

Między lipcem a wrześniem – czyli najbardziej burzowym okresem – wystrzeliwali szybkie impulsy laserowe przez łącznie 6 godzin. Urządzenia rejestrujące uderzenia piorunów wykazały, że dzięki tej metodzie udało się zmienić kierunek czterech wyładowań.

W jaki sposób? Otóż impulsy laserowe wystrzelone w stronę chmur burzowych prowadzą do jonizacji otaczających je cząsteczek powietrza, które szybko się nagrzewają, pędząc z ponaddźwiękową prędkością. Pozostawia to kanał zjonizowanego powietrza, dobrze przewodzącego prąd, tworząc łatwiejszą ścieżkę dla pioruna.

„Metalowe pręty są używane prawie wszędzie do ochrony przed wyładowaniami atmosferycznymi, ale obszar, który mogą chronić, jest ograniczony do kilku lub kilkudziesięciu metrów. Mamy nadzieję na rozszerzenie tej ochrony do kilkuset metrów, jeśli będziemy mieć wystarczającą ilość energii w laserze” – Aurélien Houard, fizyk z École Polytechnique w Palaiseau

Naukowcom udało się „sterować” piorunem, który przez około 50 metrów podążał na wiązką lasera. Ta metoda ma jednak swoje wady. Użyty laser był wystarczająco mocny, by stanowić zagrożenie dla przelatujących pilotów, dlatego ruch lotniczy nad górami został wstrzymany na czas eksperymentów. Nie oznacza to jednak, że dokonania badaczy są bezużyteczne. Lotniska mają bowiem często wyznaczone strefy, w których obowiązują zakazy przelotów i to właśnie w takich miejscach sprzęt może być najbardziej przydatny.

Pozostaje też kwestia kosztu aparatury, znacznie droższej niż zwykły piorunochron, dlatego naukowcy skupią się też na finansowej optymalizacji projektu. Uważają bowiem, że lasery będą w przyszłości kluczowym sposobem na ochronę infrastruktury krytycznej przed wyładowaniami atmosferycznymi.

Stock image from Depositphotos