Με λέιζερ κατάφεραν να ελέγξουν του κεραυνούς – Νέοι δρόμοι στην αντικεραυνική προστασία
Οι επιστήμονες κατεύθυναν κεραυνούς με λέιζερ στο πεδίο για πρώτη φορά, σύμφωνα με μια επίδειξη κατά τη διάρκεια μιας σφοδρής καταιγίδας στην κορυφή ενός βουνού στην Ελβετία. Μια νέα εποχή ανατέλλει για την αντιμετώπιση των κεραυνών.
Το επίτευγμα, το οποίο περιελάμβανε εκτόξευση ισχυρών παλμών λέιζερ σε σύννεφα καταιγίδας για αρκετούς μήνες, ανοίγει το δρόμο για συστήματα αντικεραυνικής προστασίας που βασίζονται σε λέιζερ σε αεροδρόμια, εξέδρες εκτόξευσης και ψηλά κτίρια.
«Τα μεταλλικά αλεξικέραυνα χρησιμοποιούνται σχεδόν παντού για προστασία από κεραυνούς, αλλά η περιοχή που μπορούν να προστατεύσουν περιορίζεται σε λίγα μέτρα ή δεκάδες μέτρα. Η ελπίδα είναι να επεκταθεί αυτή η προστασία σε αρκετές εκατοντάδες μέτρα εάν έχουμε αρκετή ενέργεια στο λέιζερ», δήλωσε ο Aurélien Houard, φυσικός στην École Polytechnique στο Palaiseau της Γαλλίας, σύμφωνα με τον The Guardian.
Ο κεραυνός είναι ηλεκτρική εκκένωση που συνήθως παράγει σπινθήρες σε ακτίνα τριών ή τεσσάρων χιλιομέτρων. Το φορτίο που μεταφέρεται από τον κεραυνό είναι τόσο έντονο που φτάνει τους 30.000 βαθμούς Κελσίου, περίπου πέντε φορές θερμότερο από την επιφάνεια του Ήλιου. Πάνω από ένα δισεκατομμύριο κεραυνοί χτυπούν τη Γη κάθε χρόνο, προκαλώντας χιλιάδες θανάτους, δέκα φορές περισσότερους τραυματισμούς και ζημιές δεκάδων δισεκατομμυρίων δολαρίων.
Τα παραδοσιακά αλεξικέραυνα χρονολογούνται από τον Μπέντζαμιν Φράνκλιν, ο οποίος συνήθιζε να παρακολουθεί καταιγίδες, πριν από το διάσημο πείραμά του με χαρταετό το 1752. Αλλά πρόσφατα, οι επιστήμονες αναζητούν άλλους τρόπους για να προστατεύσουν κτίρια και αντικείμενα από τις ζημιές που μπορεί να προκύψουν μετά από έναν κεραυνό.
Ο φυσικός Aurélien Houard και οι συνεργάτες του έγραψαν στο περιοδικό Nature Photonics για το πώς μετέφεραν ένα ισχυρό λέιζερ στην κορυφή του όρους Säntis στη βορειοανατολική Ελβετία, το οποίο στάθμευσαν δίπλα σε έναν πύργο τηλεπικοινωνιών ύψους 124 μέτρων, που κάθε χρόνο δέχεται περίπου 100 χτυπήματα κεραυνών .
Οι ερευνητές περίμεναν μεταξύ Ιουλίου και Σεπτεμβρίου 2022 να συγκεντρωθούν οι καταιγίδες και εκτόξευσαν γρήγορους παλμούς λέιζερ στα σύννεφα της καταιγίδας για περισσότερες από έξι ώρες. Τα όργανα που εγκαταστάθηκαν για την καταγραφή των κεραυνών έδειξαν ότι το λέιζερ παρέτρεψε την πορεία τεσσάρων ηλεκτρικών εκκενώσεων προς τα πάνω κατά τη διάρκεια των πειραμάτων.
Σε όλο αυτό το διάστημα, σημειώθηκε μόνο ένα χτύπημα, στις 21 Ιουλίου, σε συνθήκες αρκετά καθαρές ώστε οι ερευνητές να κινηματογραφήσουν το μονοπάτι του κεραυνού από δύο κατευθύνσεις χρησιμοποιώντας κάμερες υψηλής ταχύτητας αρκετά χιλιόμετρα μακριά.
Οι εικόνες δείχνουν ότι οι κεραυνοί ακολούθησαν τη διαδρομή του λέιζερ για μια απόσταση περίπου 50 μέτρων, υποδηλώνοντας ότι οι παλμοί βοήθησαν να κατευθύνει το χτύπημα.
Το λέιζερ εκτρέπει τον κεραυνό δημιουργώντας μια ευκολότερη διαδρομή για την ηλεκτρική εκκένωση. Όταν οι παλμοί λέιζερ εκτοξεύονται στον ουρανό, μια αλλαγή στον δείκτη διάθλασης του αέρα τους αναγκάζει να συρρικνωθούν και να γίνουν τόσο έντονοι που ιονίζουν τα μόρια του αέρα γύρω τους.
Το λέιζερ είναι αρκετά ισχυρό ώστε να αποτελεί κίνδυνο για τα μάτια των πιλότων, γι' αυτό και η εναέρια κυκλοφορία έκλεισε πάνω από την περιοχή δοκιμής κατά τη διάρκεια των πειραμάτων.
Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι η τεχνολογία θα μπορούσε να είναι χρήσιμη επειδή οι εξέδρες εκτόξευσης και τα αεροδρόμια έχουν συχνά καθορισμένες περιοχές όπου ισχύουν περιορισμοί πτήσεων.
Πιο ισχυρά λέιζερ, που λειτουργούν σε διαφορετικά μήκη κύματος, θα μπορούσαν να καθοδηγήσουν τον κεραυνό σε μεγαλύτερες αποστάσεις και ακόμη και να πυροδοτήσουν τον κεραυνό προτού γίνει απειλή, είπε ο Houard.
Το επίτευγμα, το οποίο περιελάμβανε εκτόξευση ισχυρών παλμών λέιζερ σε σύννεφα καταιγίδας για αρκετούς μήνες, ανοίγει το δρόμο για συστήματα αντικεραυνικής προστασίας που βασίζονται σε λέιζερ σε αεροδρόμια, εξέδρες εκτόξευσης και ψηλά κτίρια.
«Τα μεταλλικά αλεξικέραυνα χρησιμοποιούνται σχεδόν παντού για προστασία από κεραυνούς, αλλά η περιοχή που μπορούν να προστατεύσουν περιορίζεται σε λίγα μέτρα ή δεκάδες μέτρα. Η ελπίδα είναι να επεκταθεί αυτή η προστασία σε αρκετές εκατοντάδες μέτρα εάν έχουμε αρκετή ενέργεια στο λέιζερ», δήλωσε ο Aurélien Houard, φυσικός στην École Polytechnique στο Palaiseau της Γαλλίας, σύμφωνα με τον The Guardian.
Ο κεραυνός είναι ηλεκτρική εκκένωση που συνήθως παράγει σπινθήρες σε ακτίνα τριών ή τεσσάρων χιλιομέτρων. Το φορτίο που μεταφέρεται από τον κεραυνό είναι τόσο έντονο που φτάνει τους 30.000 βαθμούς Κελσίου, περίπου πέντε φορές θερμότερο από την επιφάνεια του Ήλιου. Πάνω από ένα δισεκατομμύριο κεραυνοί χτυπούν τη Γη κάθε χρόνο, προκαλώντας χιλιάδες θανάτους, δέκα φορές περισσότερους τραυματισμούς και ζημιές δεκάδων δισεκατομμυρίων δολαρίων.
Τα παραδοσιακά αλεξικέραυνα χρονολογούνται από τον Μπέντζαμιν Φράνκλιν, ο οποίος συνήθιζε να παρακολουθεί καταιγίδες, πριν από το διάσημο πείραμά του με χαρταετό το 1752. Αλλά πρόσφατα, οι επιστήμονες αναζητούν άλλους τρόπους για να προστατεύσουν κτίρια και αντικείμενα από τις ζημιές που μπορεί να προκύψουν μετά από έναν κεραυνό.
Ο φυσικός Aurélien Houard και οι συνεργάτες του έγραψαν στο περιοδικό Nature Photonics για το πώς μετέφεραν ένα ισχυρό λέιζερ στην κορυφή του όρους Säntis στη βορειοανατολική Ελβετία, το οποίο στάθμευσαν δίπλα σε έναν πύργο τηλεπικοινωνιών ύψους 124 μέτρων, που κάθε χρόνο δέχεται περίπου 100 χτυπήματα κεραυνών .
Οι ερευνητές περίμεναν μεταξύ Ιουλίου και Σεπτεμβρίου 2022 να συγκεντρωθούν οι καταιγίδες και εκτόξευσαν γρήγορους παλμούς λέιζερ στα σύννεφα της καταιγίδας για περισσότερες από έξι ώρες. Τα όργανα που εγκαταστάθηκαν για την καταγραφή των κεραυνών έδειξαν ότι το λέιζερ παρέτρεψε την πορεία τεσσάρων ηλεκτρικών εκκενώσεων προς τα πάνω κατά τη διάρκεια των πειραμάτων.
Σε όλο αυτό το διάστημα, σημειώθηκε μόνο ένα χτύπημα, στις 21 Ιουλίου, σε συνθήκες αρκετά καθαρές ώστε οι ερευνητές να κινηματογραφήσουν το μονοπάτι του κεραυνού από δύο κατευθύνσεις χρησιμοποιώντας κάμερες υψηλής ταχύτητας αρκετά χιλιόμετρα μακριά.
Οι εικόνες δείχνουν ότι οι κεραυνοί ακολούθησαν τη διαδρομή του λέιζερ για μια απόσταση περίπου 50 μέτρων, υποδηλώνοντας ότι οι παλμοί βοήθησαν να κατευθύνει το χτύπημα.
Το λέιζερ εκτρέπει τον κεραυνό δημιουργώντας μια ευκολότερη διαδρομή για την ηλεκτρική εκκένωση. Όταν οι παλμοί λέιζερ εκτοξεύονται στον ουρανό, μια αλλαγή στον δείκτη διάθλασης του αέρα τους αναγκάζει να συρρικνωθούν και να γίνουν τόσο έντονοι που ιονίζουν τα μόρια του αέρα γύρω τους.
Το λέιζερ είναι αρκετά ισχυρό ώστε να αποτελεί κίνδυνο για τα μάτια των πιλότων, γι' αυτό και η εναέρια κυκλοφορία έκλεισε πάνω από την περιοχή δοκιμής κατά τη διάρκεια των πειραμάτων.
Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι η τεχνολογία θα μπορούσε να είναι χρήσιμη επειδή οι εξέδρες εκτόξευσης και τα αεροδρόμια έχουν συχνά καθορισμένες περιοχές όπου ισχύουν περιορισμοί πτήσεων.
Πιο ισχυρά λέιζερ, που λειτουργούν σε διαφορετικά μήκη κύματος, θα μπορούσαν να καθοδηγήσουν τον κεραυνό σε μεγαλύτερες αποστάσεις και ακόμη και να πυροδοτήσουν τον κεραυνό προτού γίνει απειλή, είπε ο Houard.
«Το κόστος ενός συστήματος λέιζερ είναι πολύ υψηλό σε σύγκριση με αυτό ενός απλού αλεξικέραυνου. Ωστόσο, τα λέιζερ μπορούν να είναι ένας πολύ πιο αξιόπιστος τρόπος για τον έλεγχο των ηλεκτρικών εκκενώσεων και αυτό μπορεί να είναι σημαντικό για την προστασία κρίσιμων εγκαταστάσεων και εξοπλισμού στο έδαφος από κεραυνούς», πρόσθεσε ο φυσικός.
Πηγή:
About the author
By accepting you will be accessing a service provided by a third-party external to https://odigosioanninon.gr/
