Un novo láser consegue desviar raios para evitar que caian na terra

Un potente láser instalado nos Alpes crea un pararraios virtual que pode mellorar a seguridade de infraestruturas críticas

A torre de telecomunicacións e láser na cima da montaña Säntis en Suíza. (TRUMPF/Martin Stollberg)

Lanzar un láser cara ao ceo podería evitar a caída de raios, segundo un novo estudo dun equipo de científicos que experimentou cos láseres na cima dunha montaña suíza onde se atopa unha gran torre de telecomunicacións de metal.

O físico Aurélien Houard, do Laboratorio de Óptica Aplicada do Centro Nacional Francés de Investigación Científica en París, e os seus compañeiros resistiron horas de actividade de tormentas eléctricas para probar se un láser podería guiar os raios lonxe da infraestrutura crítica. A torre de telecomunicacións recibe raios unhas 100 veces ao ano.

Iso é similar á cantidade de lóstregos que golpean o planeta Terra ou crepitan entre as nubes cada segundo. Colectivamente, eses ataques poden causar miles de millóns de dólares en danos a aeroportos e plataformas de lanzamento, sen mencionar ás persoas.

A nosa mellor protección contra os raios é unha vara de Franklin, máis nada que unha agulla de metal inventada no século XVIII por Benjamin Franklin, quen descubriu que os raios son raios de electricidade en zigzag. Esas variñas conéctanse a cables de metal que baixan polos edificios e ancóranse á Terra, traballando para disipar a enerxía dos raios. Houard e os seus compañeiros quixeron idear unha mellor maneira de protexerse contra os raios, combatendo a electricidade coa luz. Conseguírono.

“Aínda que este eido de investigación estivo moi activo durante máis de 20 anos, este é o primeiro resultado de campo que demostra experimentalmente raios guiados por láser“, escriben no seu artigo publicado en Nature.

A campaña experimental desenvolveuse durante o verán de 2021 desde a montaña Säntis no nordés de Suíza. Lanzáronse pulsos de láser curtos e intensos cara ás nubes durante unha serie de tormentas eléctricas e desviaron con éxito catro descargas de raios cara arriba lonxe da punta da torre.

Outros 12 raios caeron sobre a torre durante eses períodos de tormenta cando o láser estaba inactivo.

Nunha ocasión, cando o ceo estaba o suficientemente despexado para capturar a acción en dous cámaras de alta velocidade separadas, rexistrouse un raio seguindo a traxectoria do láser durante 50 metros.

Os sensores na torre de telecomunicacións tamén rexistraron os campos eléctricos e os raios X xerados para detectar a actividade dos raios e corroborar a súa traxectoria, que podes ver reconstruída no seguinte vídeo.

Para unha idea presentada por primeira vez en 1974 e probada exhaustivamente no laboratorio, “é emocionante ver que finalmente funciona como se deseñou no mundo real. Varias probas de campo anteriores, unha en México e outra en Singapura, non lograron atopar ningunha evidencia de que os láseres puidesen desviar os raios”, relatan.

Estes resultados preliminares deberían ser confirmados por campañas adicionais con novas configuracións“, escriben Houard e os seus compañeiros.

Aínda que os investigadores aínda están a pescudar por que os láseres funcionaron nas súas probas pero non en experimentos anteriores, teñen algunhas ideas. O láser Houard e os seus colegas usaron disparos de até mil pulsos por segundo, moito máis rápido que outros láseres usados, o que permitiu que o raio verde interceptase todos os precursores de raios que se formaban sobre a torre.

Pero os eventos láser rexistrados só parecían desviar os lóstregos positivos, que son producidos por unha nube cargada positivamente e xeran ‘líderes’ ascendentes cargados negativamente.

A configuración experimental (esquerda) e unha imaxe (dereita) que mostra a zona de filamentación sobre a torre. ( Houard et al., Nature Photonics, 2023 )

Entón, como funciona?

Como explican Houard e os seus colegas no seu artigo, o láser enviado cara ao ceo cambia as propiedades de flexión da luz do aire, o que fai que o pulso do láser se reduza e intensifique ata que comece a ionizar as moléculas de aire. Este proceso chámase filamentación .

As moléculas de aire quéntanse rapidamente ao longo da traxectoria do láser, absorben a súa enerxía e logo expúlsanse a unha velocidade supersónica. Isto deixa atrás canles de aire menos denso de ‘longa vida’ que ofrecen un camiño para as descargas eléctricas.

“A altas taxas de repetición do láser, estas moléculas de osíxeno cargadas de longa duración acumúlanse, mantendo un recordo da traxectoria do láser” para que a siga o raio, escriben os investigadores .

As descargas eléctricas de metros de longo foran dirixidas por láseres no laboratorio, pero esta é a primeira vez que a técnica funciona nunha tormenta eléctrica. As condicións do láser axustáronse para que o inicio do comportamento filamentoso comezase xusto por encima da punta da torre.

“Este traballo achanda o camiño para novas aplicacións atmosféricas de láseres ultracortos e representa un importante paso adiante no desenvolvemento dunha protección contra raios baseada en láser para aeroportos, plataformas de lanzamento ou grandes infraestruturas”, conclúen Houard e os seus colegas .

O estudo foi publicado en Nature Photonics.

DEIXAR UNHA RESPOSTA

Please enter your comment!
POLÍTICA DE COMENTARIOS:

GCiencia non publicará comentarios ofensivos, que non sexan respectuosos ou que conteñan expresións discriminatorias, difamatorias ou contrarias á lexislación vixente.

GCiencia no publicará comentarios ofensivos, que no sean respetuosos o que contentan expresiones discriminatorias, difamatorias o contrarias a la ley existente.

Please enter your name here

Este sitio emprega Akismet para reducir o spam. Aprende como se procesan os datos dos teus comentarios.