Впервые ученые отклонили молнию с помощью лазеров. На горе Санти на северо-востоке Швейцарии они направили в небо лазерный громоотвод и успешно отклонили молнию на 50 метров.
Благодаря этому успеху, как доказательство самой концепции, лазеры однажды смогут защищать масштабные инфраструктурные объекты, такие как аэропорты и стартовые площадки, от ударов молнии, пишут исследователи в статье, опубликованной в понедельник в журнале Nature Photonics.
“Достижение впечатляет, учитывая, что научное сообщество упорно работало над достижением этой цели более 20 лет”, рассказывает Стелиос Цорзакис, физик-лазерщик из Университета Крита в Греции (он не принимал участия в исследовании).
[Насколько] полезно это изобретение, может сказать только время.
Удары молнии могут повредить конструкции и угрожать человеческой жизни. Согласно различным исследованиям, ежегодно они наносят ущерб на миллиарды долларов, не говоря уже о летальных случаях, при попадании разряда в людей.
Сейчас защита от ударов молнии зависит только от громоотвода, изобретения 18 века, приписываемого Бенджамину Франклину (хотя вопрос спорный).
Но они могут защищать очень ограниченную площадь. Соавтор исследования Жан-Пьер Вольф, физик. в Женевском университете:
Если у вас есть традиционный громоотвод высотой десять метров, он защищает область радиусом около десяти метров, что прекрасно для вашего дома, но явно недостаточно для аэропорта, длина которого, обычно, составляет несколько километров.
Итак, идея в том, что мы заменим этот металлический стержень лучом… Лазерный громоотвод можно направить в нужном направлении и включить или выключить в любое время.
Поскольку лазерный луч можно «отправить» намного выше, чем физический стержень громоотвода, он может расширить защищаемую зону на земле. Быстрые импульсы лазеров генерируют тепло и отталкивают часть молекул окружающего воздуха в сторону. Это создает дорожку из воздуха с меньшей плотностью, которая проводит электричество и направляет молнию.
Ученые рассматривали возможность использования лазеров для направления молнии с 1960-х годов. Однако, если в лаборатории это получалось, то, до сих пор, они не могли сделать это с молнией на открытом воздухе.
В ходе недавнего эксперимента ученые установили лазер рядом со швейцарской телекоммуникационной башней, оснащенной громоотводом, в который молния ударяет около 100 раз в год. Лазер испускал быстрые импульсы света вверх с частотой около 1000 раз в секунду. Эта частота, по словам исследователей, обеспечила им успех в предыдущие эксперименты. При уменьшение числа импульсов эффективность серьезно падала.
Летом 2021 года команда управляла лазером в общей сложности около шести часов, в течение которых лучи четыре раза изменили направление молнии. Данные с радиоантенн и высокоскоростных камер показывают, что во время этих ударов разряд следовал по траектории лазерного луча около 50 метров, прежде чем достичь обычного громоотвода.
“Это первая реализация того, о чем мы мечтали десятилетиями”, говорит Маттео Клеричи, физик из Университета Глазго.
Тот факт, что им удалось сделать это на открытом воздухе, является очень большим шагом.
Ложка дёгтя (в этот раз большая…)
Прежде чем лазеры можно будет использовать на практике, они должны быть способны направлять молнии на большие расстояния, говорит Роберт Холцворт, специалист по атмосфере и космосу из Вашингтонского университета (не принимал участие в работе команды).
Они показали отклонение лишь 50 метров, а большинство молниеносных каналов имеют длину в километры.
Лазер также имеет гораздо более высокую стоимость, чем громоотвод (это очень мягко говоря): Орельен Гуар, соавтор исследования и физик из Политехнической школы во Франции, сообщает, что лазер стоит более 2 миллиардов долларов и не сможет быть коммерциализирован по крайней мере в течение десятилетия.
Поэтому, лазерный громоотвод — пока несет только научный интерес, а не практический результат.
Хорошие новости по теме: Ученые испытывают искусственную кровь
Источники:
https://www.nature.com/articles/s41566-022-01139-z
https://www.nature.com/articles/d41586-023-00080-7
https://www.wsj.com/articles/lasers-can-guide-dangerous-lightning-strikes-to-a-safer-path-study-shows-11673884829
https://www.washingtonpost.com/science/2023/01/16/laser-lightning-rod/
