استفاده از لیزر جهت هدایت صاعقه برای اولین بار در دنیا

دانشمندان روز دوشنبه ۱۶ ژانویه گفتند که برای اولین بار از یک پرتو لیزر برای هدایت رعد و برق استفاده کرده اند، آن‌ها امیدوارند این تکنیک به محافظت در برابر حوادث مرگبار کمک کند. رعد و برق بین ۴۰ تا ۱۲۰ بار در ثانیه در سراسر جهان به زمین برخورد می‌کند و سالانه بیش از ۴۰۰۰ نفر را می‌کشد و میلیارد‌ها دلار خسارت به بار می‌آورد. با این حال محافظ اصلی در برابر این حوادث هنوز هم میله صاعقه است که اولین بار توسط بنجامین فرانکلین آمریکایی در سال ۱۷۴۹ طراحی شد. تیمی از دانشمندان از شش موسسه تحقیقاتی سال‌ها تلاش کرده‌اند تا از همین ایده استفاده کنند، اما قطب فلزی ساده را با یک لیزر بسیار پیچیده‌تر و دقیق‌تر جایگزین کنند. در حال حاضر آن‌ها استفاده از پرتو لیزر را توصیف می‌کنند که در بالای یک کوه استفاده شده است تا صاعقه را برای بیش از ۵۰ متر هدایت کند. فیزیکدان آزمایشگاه اپتیک کاربردی مؤسسه ENSTA پاریس در این رابطه می‌گوید: «ما می‌خواستیم برای اولین بار نشان دهیم که لیزر می‌تواند بر رعد و برق تأثیر بگذارد و هدایت آن ساده‌ترین راه است».

چگونه صاعقه بگیریم

رعد و برق تخلیه الکتریسیته ساکن است که در ابر‌های طوفانی یا بین ابر‌ها و زمین ایجاد شده است. پرتو لیزر پلاسما ایجاد می‌کند که در آن یون‌ها و الکترون‌های باردار هوا را گرم می‌کنند. لیزر روی قله یک کوه توانسته رعد و برق را تا ۵۰ متر هدایت کند. چون هوا تا حدی رسانا می‌شود و بنابراین مسیر لیزری مسیری که رعد و برق ترجیح می‌دهد. دانشمندان قبلاً این نظریه را در سال ۲۰۰۴ آزمایش کردند، ولی لیزر آن‌ها رعد و برق را جذب نکرد. این لیزر از کار افتاد، زیرا پالس‌های کافی در ثانیه برای رعد و برق که در چند میلی ثانیه تولید می‌شود، ساطع نمی‌کرد.

یکی از محققین در این‌باره گفت که «پیش‌بینی اینکه صاعقه قرار است کجا بیفتد» نیز دشوار است. برای آخرین آزمایش، دانشمندان قسمت کمی را به شانس واگذار کردند. آن‌ها لیزری به اندازه یک ماشین که می‌تواند هزاران پالس نور را در ثانیه شلیک کند به قله ۲۵۰۰ متری کوهی در شمال شرقی سوئیس بردند. این قله خانه یک برج ارتباطی است که حدود ۱۰۰ بار در سال رعد و برق به آن برخورد می‌کند. پس از دو سال ساخت لیزر قدرتمند، چند هفته طول کشید تا آن را به صورت تکه تکه از طریق یک تله کابین جابجا کردند. این تلسکوپ پرتو لیزر را با حداکثر شدت در نقطه‌ای در حدود ۱۵۰ متر در هوا درست بالای برج ۱۲۴ متری متمرکز کرد. قطر پرتو در ابتدا ۲۰ سانتی متر است، اما در بالا به چند سانتی متر باریک می‌شود.

در طی طوفانی در تابستان ۲۰۲۱، دانشمندان توانستند از پرتو‌های لیزری در حال حرکت خود به سمت یک صاعقه به طول ۵۰ متر عکس بگیرند. اندازه گیری‌های تداخل سنجی نشان داد که سه رعد و برق دیگر نیز به همان سمت هدایت شدند. بیشتر رعد و برق‌ها از پیش ساز‌های درون ابر‌ها ایجاد می‌شوند، اما اگر میدان الکتریکی به اندازه کافی قوی باشد، برخی از آن‌ها می‌توانند از زمین بالا بیایند. در واقع جریان و قدرت یک صاعقه واقعاً زمانی که زمین به ابر متصل می‌شود، واضح می‌شود. محققان گفتند کا لیزر یکی از این پیش ساز‌ها را هدایت می‌کند و آن را بسیار سریع‌تر و مستقیم‌تر از بقیه می‌کند. این بدان معناست که از نظر تئوری، این تکنیک می‌تواند نه تنها برای دور کردن رعد و برق، بلکه برای تحریک آن در وهله اول مورد استفاده قرار گیرد. این می‌تواند به دانشمندان اجازه دهد تا از تاسیسات استراتژیک، مانند فرودگاه‌ها یا سکو‌های پرتاب موشک، با آتش زدن حملات در زمان انتخاب خود، بهتر محافظت کنند. در عمل، این امر به رسانایی بالایی در پلاسمای لیزر نیاز دارد که دانشمندان فکر نمی‌کنند هنوز بر آن مسلط باشند.