آیا می‌توان با لیزر رعد و برق را مهار کرد؟
رعدوبرق پدیده طبیعی پرقدرت و شگفت‌انگیزی است که می‌تواند مرگبار هم باشد. بر اساس تحقیقی که در سال ۲۰۱۹ صورت گرفته است تخمین زده می‌شود سالانه ۲۴۰۰۰ نفر در سراسر جهان در اثر رعدوبرق می‌میرند. بر اساس داده‌های مرکز اطلاعات بیمه در سال ۲۰۲۰ رعدوبرق حدود ۲ میلیارد دلار خسارت به خانه‌ها و کسب‌وکارهای ایالات‌متحده وارد کرده است.
این واقعیت که تکنولوژی کنترل رعدوبرق که در حال حاضر استفاده می‌شود از زمانی که بنجامین فرانکلین میله صاعقه گیر را در سال ۱۷۵۲ اختراع کرد تغییری نکرده است به این معنی است که خسارت و تلفات ناشی از رعدوبرق به این زودی‌ها پایین نخواهد آمد.
اما حالا گروهی از دانشمندان اروپایی نشان داده‌اند که شاید راهی برای مهار یا رام کردن رعدوبرق با استفاده از لیزر وجود داشته باشد.
فناوری حفاظت در برابر صاعقه همان است که از قرن هجدهم بوده
انحراف به کمک لیزر
در بالای کوهستانی در سوئیس، میله لیزری صاعقه (ال ال آر) با موفقیت توانسته رعدوبرق را ده‌ها متر از مسیرش منحرف کند.
از سال ۲۰۲۱، گروهی به رهبری دانشمندان دانشگاه ژنو و دانشکده پلی تکنیک پاریس توانسته‌اند این ابزار جدید را چهار بار امتحان کنند اما نتیجه آزمایش‌های آنها تازه این ماه در مجله نیچر فوتونیک منتشرشده است.
میله‌های صاعقه‌گیر، میله‌های بلند فلزی هستند که به زمین متصل می‌شوند تا رعد را به خود جذب و انرژی الکتریکی آن را به زمین منتقل کنند. اما یک نقص دارند. یک میله فقط محدوده‌ای که اغلب به‌اندازه ارتفاع میله است را محافظت می‌کند.
اولین هورد، فیزیکدان پلی تکنیک پاریس و یکی از دانشمندان گروه به بیبیسی توضیح می‌دهد: «این یعنی اگر میله شما ۱۰ متر باشد، فقط محدوده‌ای به شعاع ده متر را محافظت می‌کند.»
«اما ما در بالا بردن ارتفاع این میله‌ها محدودیت داریم. به‌عنوان‌مثال در مکان‌های حساسی مانند فرودگاه‌ها و یا نیروگاه‌های اتمی، استفاده از این میله‌ها با محدودیت‌هایی روبه‌رو می‌شود.» پرتو لیزر در مقایسه با میله‌های صاعقه‌گیر می‌تواند به ارتفاع بالاتری برود و این قاعدتاً براساس فرضیه باید بتواند محدوده بیشتری از سطح زمین ا از آسیب رعدوبرق محافظت کند.
اولین هورد این‌طور تخمین میزند که: «حدس می‌زنم که با یک پرتو بزرگ لیزر قاعدتاً باید بتوان محدوده‌ای به شعاع صدها مترمربع یا حتی کیلومترمربع را پوشش داد.»
انحراف یک صاعقه که دوربین‌هایی با سرعت بالا کیلومترها دورتv از مرکز پژوهش در قله یک کوه در سوئیس ثبت کردند
استفاده از هوا به‌عنوان ماده رسانا
اما این سیستم چطور کار می‌کند؟
پرتو لیزر می‌تواند اشعه‌ی نوری بسیار قوی بفرستد که قادر است بعضی از مواد را ببرد. پرتوهای لیزر همچنین می‌توانند مانند میله‌های صاعقه گیر مجازی عمل کنند.
آنها با رسانا کردن هوا برای عبور جریان الکتریسیته قادر به انجام این کار هستند.
هورد توضیح می‌دهد: «یک پرتو بسیار قوی لیزر نوری شدیدی از خود به هوا منتشر می‌کند که اکسیژن و مولکول‌ها نیتروژن هوا را یونیزه می‌کند. این هوای یونیزه شده برای عبور الکتریسیته مانند یک ماده رسانا عمل می‌کند.» دانشمندان تصمیم گرفتند روی بلندترین نقطه کوه‌ها های سانتیس در سوئیس که ارتفاع آن به ۲۵۰۰ متر می‌رسد فرضیه خود را آزمایش کنند. این کوه در ضمن یکی از ارتفاعاتی است که برای رصد و مطالعه رعدوبرق‌ها استفاده می‌شود.
در قله این کوه برج بلند یکی از شرکت‌های مخابراتی قرار دارد که در نوک آن‌یک میله صاعقه گیر نصب شده است. این برج مخابراتی بیشتر از هر بنای دیگری در اروپا در معرض و برخورد با رعدوبرق قرار می‌گیرد. بین ماه ژوئن و سپتامبر سال ۲۰۲۱ دانشمندان داده‌های فراوانی از برخورد رعدوبرق با این برج ثبت کردند و با دوربین‌های پرسرعت از آنها تصویربرداری کردند.
بعد از یک سال بررسی کردن داده‌ها متوجه شدند که پرتو لیزر می‌تواند رعدوبرق را قبل از آنکه به برج برخورد کند تا حدود ۶۰ متر از آن دور می‌کند. این اتفاق در هر چهار باری که پرتو لیزر فرستاده شد، مشاهده شد.
هوارد می‌گوید: «نتیجه واقعاً عالی بود. این هیجان‌انگیزترین اتفاقی بود که در زندگی حرفه‌ای‌ام پیش‌آمده.»
اما هنوز تا قبل از اینکه بتوانیم پرتوهای لیزر را برای کنترل صاعقه به آسمان بفرستیم و میله‌های صاعقه گیر را کنار بگذاریم، کارهای زیادی برای انجام دادن مانده است. مثلاً محققان باید مطالعه کنند و بفهمند که آیا می‌توان با کمک لیزر صاعقه را به مسافت دورتری منحرف کرد.
لیزر مولوکول‌ها را در هوا گرم می‌کند و از آنها رسانا می‌سازد
رعدوبرق‌های بیشتری درراه‌اند
هورد می‌گوید که گروه تحقیقاتی آنها هنوز باید آزمایش‌های بیشتری انجام دهد تا مؤثر بودن این تکنولوژی جدید را دقیق‌تر ارزیابی کند.
او می‌گوید: «ما توانستیم نتیجه‌ای را نشان بدهیم (با توجه به امکاناتی که داشتیم) که پیش‌تر از این فقط در آزمایشگاه ممکن بود. درگذشته اگر دانشمندان چنین ایده ای را مطرح می‌کردند که می‌توان با لیزر مسیر رعدوبرق را تغییر داد حتماً جواب می‌شنیدند که چنین کاری ممکن نیست.»
«آنچه اتفاق افتاده این است که لیزرها قوی‌تر و قوی‌تر شده‌اند و ما می‌توانیم با آنها آزمایش کنیم.»
چند دهه قبل، قوی‌ترین لیزر موجود می‌توانست نوری ده برابر سرعت یک ثانیه ایجاد کند. اما لیزری که ما سال ۲۰۲۱ در سوئیس به کاربردیم می‌تواند پرتوی ۱۰۰۰ برابر آن در هر ثانیه تولید کند. اما قیمت آن بسیار بالا است. به گفته آقای هورد حدود ۲ میلیارد دلار است.
با توجه به مطالعاتی که درباره تغییرات اقلیمی شده است میدانیم که این تغییرات ممکن است باعث رعدوبرق‌های بیشتر شود و درنتیجه ما نیاز به ابزار به‌روز شده تری از دستگاه سه قرن بنجامین فرانکلین داریم.
این فیزیکدان در آخر می‌گوید: «باوجود چنین پیش‌بینی‌هایی، بسیار مهم است که خودمان را آماده کنیم تا بتوانیم این پدیده طبیعی زیبا و ویرانگر که مردم سراسر جهان را تحت تأثیر قرار می‌دهد کنترل کنیم.»
منبع: بیبیسی
