Fulgerul, controlat pentru prima dată de către oamenii de știință

9

Oamenii de știință au reușit pentru prima dată, folosind laserele, să dirijeze direcția fulgerelor, în timpul unei demonstrații realizate pe un vârf de munte în Elveția, în timpul unei furtuni puternice.

Pe baza acestui experiment reușit, se vor putea dezvolta pe viitor sisteme de protecție împotriva fulgerelor care au la bază laserul, care for fi folosite în aeroporturi, pe platforme de lansare și pe clădiri înalte. Tehnica a constat din lansarea unor impulsuri laser puternice asupra norilor de furtună, pe parcursul mai multor luni.

„Paratrăsnetele metalice sunt folosite aproape peste tot ca să protejeze împotriva fulgerelor, dar aria pe care acestea o pot proteja se limitează la câțiva metri sau zeci de metri. Speranța este să extindem acea protecție la câteva sute de metri, dacă avem suficientă energie în laser”, a declarat Aurélien Houard, fizician la École Polytechnique in Palaiseau, Franța.

Fulgerele sunt descărcări electrice foarte puternice, cu încărcături atât de intense încât ating 30.000 de grade Celsius, de aproximativ cinci ori mai fierbinte decât suprafața Soarelui. Fulgerele sunt capabile să producă scântei pe o rază de 3-4 kilometri, fiind deosebit de periculoase și cauzând anual mii de decese, răniri și pagube însemnate.

În prezent, modul tradițional de protecție împotriva fulgerelor este paratrăsnetul, datând încă de la Benjamin Franklin și de la faimosul său experiment cu zmeul din 1752. În ultimii ani, însă, cercetătorii au căutat și alte moduri prin care să reducă potențialul distructiv al fulgerelor și să protejeze oamenii și bunurile de acestea.

Astfel, în vara anului 2022, fizicianul Aurélien Houard și echipa sa au transportat un laser puternic până în vârful muntelui Säntis din nord-estul Elveției, pe care l-au așezat în apropierea unui turn de telecomunicații, înalt de 124 de metri, cunoscut pentru faptul că este lovit de fulgere de aproximativ 100 de ori pe an.

După cum a scris în jurnalul Nature Photonics, echipa de experți au așteptat, în perioada  iulie – septembrie 2022, ca furtunile să se adune și au lansate impulsuri rapide de laser asupra norilor de furtună pe o perioadă de peste șase ore. După cum au înregistrat instrumentele instalate pentru a monitoriza loviturile de trăsnet, în decursul experimentelor laserul a deviat cursul a patru descărcări electrice ascendente.

În această perioadă s-a înregistrat o singură lovitură, pe 21 iulie, iar condițiile au fost suficient de favorabile pentru ca oamenii de știință să poată filma traseul fulgerului din două direcții, de la o distanță de câțiva kilometri, cu ajutorul unor camere de mare viteză. Din imagini se observă că fulgerele au urmat traseul laserului pe o distanță de aproximativ 50 de metri, ceea ce sugerează că impulsurile au ajutat la dirijarea loviturii.

Însă prin ce fenomen reușește laserul să devieze descărcarea enormă de energie care este un fulger? Răspunsul e simplu: prin crearea unei căi mai ușoare pentru descărcarea electrică. Modificarea indicelui de refracție al aerului micșorează impulsurile laser lansate în aer, care devin atât de intense, încât ionizează moleculele de aer din jurul lor.

Există și un dezavantaj demn de luat în calcul, și anume că laserul este suficient de puternic pentru a fi riscant pentru vederea piloților. Din acest motiv, pe perioada experimentelor, traficul aerian a fost închis deasupra zonei respective. Însă oamenii de știință consideră că tehnologia s-ar putea dovedi utilă pe platformele de lansare și aeroporturi, care au adesea anumite zone unde se aplică restricții de zbor.

Prin folosirea unor lasere și mai puternice, care operează pe diferite lungimi de undă, fulgerele ar putea fi ghidate pe distanțe mai mari, și chiar să fie declanșate înainte să devină o amenințare, aflăm de la Houard. Însă acest lucru este costisitor.

„Costul unui sistem de laser este foarte ridicat în comparație cu cel al unui simplu paratrăsnet. Cu toate acestea, laserele pot fi un mod mult mai de încredere prin care să controlăm descărcările electrice, iar asta poate fi un lucru important pentru protecția instalațiilor și echipamentelor critice la sol împotriva trăsnetului”, a explicat cercetătorul.