هدایت و انحراف رعد و برق با استفاده از پرتو‌های لیزر +فیلم

به گزارش خبرنگار گروه دانش و فناوری خبرگزاری آنا، قرن‌ها بود که برای هدایت صاعقه از میله‌های برق‌گیر استفاده می‌شد، اما اکنون دانشمندان چیزی پیشرفته‌تر از یک میله فلزی ساده ابداع کرده‌اند. محققان نشان دادند که پرتاب لیزر پرقدرت به آسمان باعث انحراف صاعقه‌ها می‌شود. این روش می‌تواند منجر به ایجاد صاعقه‌های لیزری شود که از منطقه وسیع‌تری محافظت می‌کند.

رعد و برق یکی از پر انرژی‌ترین رویداد‌های طبیعی است که میلیون‌ها ولت انرژی را در کسری از ثانیه آزاد می‌کند. البته صاعقه می‌تواند مخرب باشد و منجر به آسیب رساندن به ساختمان ها، قطع برق، ایجاد آتش سوزی و ایجاد جراحات و مرگ و میر شود.

 قرن‌ها بود که بهترین دفاع ما در برابر صاعقه، استفاده از صاعقه‌گیر بود، یک چوب فلزی ساده که به ساختمان‌های بلند متصل شده و برق را جذب می‌کند و با خیال راحت انرژی آن را به سمت زمین هدایت می‌کند. اما آن‌ها برد محدودی دارند - یک صاعقه گیر ۱۰ متری (۳۳ فوت) می‌تواند از منطقه‌ای به وسعت ۱۰ متر در اطراف خود محافظت کند. برای محافظت از ساختمانی به بزرگی مثلاً یک فرودگاه یا مزرعه بادی، نیاز به صاعقه گیر‌های بسیار بزرگی است که تقریبا غیر قابل اجراست.

**رعد و برق لیزری (LLR) چگونه عمل می‌کند؟

اکنون، محققان در اروپا یک سیستم جدید موثرتر ابداع کرده اند. رعد و برق لیزری (LLR) همانطور که از نامش پیداست شامل پرتو دادن لیزر به ابر‌ها در طول طوفان است تا مسیری با کمترین مقاومت برای عبور جریان الکتریسیته ایجاد کند که محدوده حفاظت آن می‌تواند بسیار بیشتر از صاعقه گیر گسترش پیدا کند.

ژان پیر وولف، یکی از نویسندگان این مطالعه می‌گوید: «زمانی که پالس‌های لیزری با قدرت بسیار بالا به جو گسیل می‌شوند، رشته‌هایی با نور بسیار شدید در داخل پرتو تشکیل می‌شوند. این رشته‌ها مولکول‌های نیتروژن و اکسیژن موجود در هوا را یونیزه می‌کنند و سپس الکترون‌های آزاد را برای حرکت آزاد می‌کنند. این هوای یونیزه شده که "پلاسما" نامیده می‌شود، تبدیل به یک رسانای الکتریکی می‌شود.

برای نشان دادن این مفهوم، دانشمندان یک سیستم لیزری جدید با توان متوسط ​​۱ کیلو وات توسعه دادند که حدود ۱۰۰۰ بار در ثانیه پالس ارسال می‌کند و در هر پالس یک ژول انرژی آزاد می‌کند. این سیستم در قله «Säntis»، بلندترین کوه در آلپ سوئیس، در نزدیکی برجی که هر سال حدود ۱۰۰ صاعقه را به خود جذب می‌کند، برپا شد.

محققان این سیستم را در طول طوفان‌هایی که منطقه را درنوردید آزمایش کردند. لیزر در نزدیکی بالای برج به آسمان پرتاب شد تا سعی کند رعد و برق را قبل از رسیدن به صاعقه گیر معمولی برج منحرف کند. آن‌ها مشاهده کردند که لیزر می‌تواند مسیر چهار تخلیه الکتریکی صاعقه را طی بیش از شش ساعت فعالیت در طول یک طوفان منحرف کند.

**افزایش شعاع حفاظتی از ۱۲۰ متر به ۱۸۰ متر

ولف در ادامه توضیح داد: ما از اولین صاعقه‌ای که با استفاده از لیزر هدایت شد متوجه شدیم که تخلیه الکتریکی می‌تواند نزدیک به ۶۰ متر قبل از رسیدن به برج پرتو لیزر را دنبال کند، این بدان معناست که شعاع سطح حفاظتی از ۱۲۰ متر به ۱۸۰ متر افزایش یافته است.

ایده استفاده از لیزر به عنوان میله صاعقه برای مدت طولانی وجود داشته است و در آزمایشات آزمایشگاهی امیدوارکننده بوده است، اما محققان می‌گویند که این اولین بار است که در دنیای واقعی استفاده می‌شود. دانشمندان دیگر پیشنهاد کرده‌اند که پرتو‌های تراکتور گرافن می‌توانند این کار را بهتر انجام دهند، اما انجام این کار به تنظیمات پیچیده‌تری نیاز دارد.

این تحقیق در مجله Nature Photonics منتشر شده است . در ادامه ویدئویی از نحوه عملکرد این دستگاه را مشاهده می‌کنید: