Лазерные лучи могут использоваться в качестве громоотводов для отвлечения ударов молнии от критической инфраструктуры. Концепции десяток лет, её впервые испытали в реальных условиях, но до полноценной установки всё равно ещё далеко.
Молния — прекрасное природное явление. Пока ты сидишь дома во время грозы! Но оно ужасает людей своей случайностью. Будь ты хоть Ильёй Муромцем, но в сильную грозу бегать под дождём не станешь. Если тебе, конечно, дорога жизнь.
Последние 300 лет, чтобы хоть как-то обезопасить важные объекты, мы полагаемся в основном на громоотводы. Их изобрели в 1750-х годах. В России этим занимались Ломоносов и Рихман.
Однако громоотвод плох тем, что он может отвлечь на себя удар молнии лишь на небольшом пятачке земли радиусом около 10 метров. А ведь нам нужно защищать от молний аэропорты, ветряные станции, стартовые площадки космодромов и многие здания.
Самые разные исследователи уже более 10 лет создают "лазерный громоотвод". Кто-то даже получил хороший результат в лаборатории.
Но недавно учёные взгромоздили, по другому и не скажешь, мощный лазер для перенаправления ударов молний на вершину горы Сантис в Швейцарии. Конструкция весила почти 30 тонн, 18 из которых пришлось на бетонные блоки. Они спасали установку от случайных дуновений ветерка. Он на высоте 2500 метров над уровнем моря легко разгоняется до 200 км/ч.
Собственно, гору Сантис учёные выбрали неслучайно. Местная телекоммуникационная башня получает от 100 до 400 "ударов током" ежегодно.
С мая по сентябрь 2021 года, когда проводился эксперимент, молния ударила в Сантис 16 раз, и 4 раза при включённом лазере. Все четыре "подходящих" молнии в итоге удалось подтянуть на лазерный луч.
Это зафиксировала либо высокоскоростная камера, либо детектор высокочастотных электромагнитных волн.
"То, что они сделали, очень впечатляет", — говорит Джерри Молони, учёный-оптик из Университета Аризоны, который был одним из пионеров применения этого лазера, но не участвовал в исследовании этой очень и очень сложной установки.
Почему лазер? По сути, мощный луч лазера выступает проводником. Он ионизирует воздух вокруг себя, создавая подходящий канал для молнии.
Чтобы ненароком не поджарить чьи-то глаза, учёные запросили 5-километровую бесполётную зону вокруг своей установки. Мощный лазер не опасен для самолётов (в отличие от вашего мобильного телефона, да), но случайный взгляд на источник свечения из иллюминатора легко может лишить человека зрения навсегда.
Что там с птицами и насекомыми, швейцарцы не уточнили. Но, вероятно, их на такой высоте встретишь редко.
Лазер имеет среднюю мощность в один киловатт (примерно столько электричества требуется для работы большой духовки или холодильника), поясняет ведущий автор новой работы Жан-Пьер Вольф, физик Женевского университета.
Учёные десятилетиями мечтали о создании "лазерных громоотводов", но предыдущие эксперименты по большей части провалились. Лазеры, которые были доступны в то время, могли испускать импульсы только около 10 раз в секунду, объясняет Олиен Уар, физик из Политехнической школы во Франции.
Эта скорость слишком мала, чтобы поддерживать ионизацию столба воздуха. Новый лазер может срабатывать тысячу раз в секунду, при этом каждый импульс длится одну триллионную долю секунды.
Многие СМИ написали об этой работе. Однако нам результаты кажутся весьма... хлипкими. Работа это, конечно, нужная. Да и кому как не швейцарцам заниматься таким. Плюс такие громоотводы действительно нужны. Однако даже сами разработчики признают: нужно доработать технику, изучив дополнительные данные будущих исследований.
Вольф теперь хочет перенести установку с горы на стартовую площадку космодрома или поставить её рядом с аэропортом (помним про глаза человека и лазер, да?).
Удары молний в аэропортах — "постоянная проблема, и они не только задерживают рейсы, но также могут ранить или убить сотрудников и путешественников", — говорит Ирэн Миллер, доцент кафедры авиации Университета Южного Иллинойса, которая не участвовала в исследовании.
Большинство аэропортов в настоящее время полагаются на системы раннего предупреждения, чтобы не проводить рулёжку или посадку самолётов, когда высок риск удара молний.
И всё же не понятно, как технология лазерного громоотвода может быть адаптирована к условиям аэропорта. Одним из способов решения таких проблем может быть регулировка длины волны и мощности лазера.
Авторы нынешнего исследования надеются изучить эту идею в будущих проектах. А пока... продолжаем пользоваться классическими громоотводами и вспоминать добрым словом Михаила Васильевича.
Результаты нового исследования были опубликованы в журнале Nature Photonics.
Мы пишем про интересные достижения науки, суперсовременные технологии и их внедрение, рассказываем о том, каким будет будущее.
Если вам нравятся наши новости, подписывайтесь на наш канал и не забывайте ставить лайки. Эти нехитрые действия помогают нам в развитии и сборе средств для финансирования проекта.
Также наши сообщества есть в Telegram, Twitter*, ВК, Facebook*, "Одноклассниках". Приходите, если вы бываете там чаще, чем на Дзене. Ищите нас по названию "Восемь красных линий".
*запрещены или заблокированы в РФ.