Sinar laser mengalihkan jalur sambaran petir

Menembakkan sinar laser ke langit dapat mengalihkan jalur sambaran petir, demikian temuan tim ilmuwan internasional. Para peneliti mengatakan bahwa pekerjaan mereka dapat mengarah pada perlindungan petir yang lebih baik untuk bandara dan infrastruktur penting lainnya, serta membuka jalan bagi aplikasi laser ultrashort atmosfer baru.

Data satelit menunjukkan bahwa di seluruh dunia terdapat antara 40 dan 120 kilatan petir – termasuk petir dari awan ke darat dan awan – setiap detik. Pelepasan elektrostatis antara awan dan permukaan bumi seperti itu bertanggung jawab atas ribuan kematian dan kerusakan senilai miliaran dolar setiap tahun.

Perlindungan paling umum terhadap sambaran petir adalah penangkal petir, juga dikenal sebagai penangkal Franklin. Tiang logam penghantar listrik ini menawarkan titik sambaran petir dan memandu pelepasan listrik dengan aman ke tanah.

Tetapi batang Franklin tidak selalu bekerja dengan sempurna dan memberikan jangkauan terbatas. Area yang mereka lindungi memiliki radius yang kira-kira setara dengan tingginya: batang 10 m akan melindungi area dengan radius 10 m. Ini berarti bahwa perlindungan yang andal untuk area infrastruktur yang luas membutuhkan banyak atau batang tinggi yang tidak layak.

Sebagai alternatif, para ilmuwan telah mengusulkan agar pulsa laser yang kuat dapat digunakan untuk memandu sambaran petir. Idenya, yang sebelumnya hanya dieksplorasi dalam kondisi laboratorium, adalah sinar laser akan bertindak sebagai batang besar yang dapat digerakkan.

Teori dasar di balik penangkal petir berbasis laser adalah bahwa pulsa laser yang intens dan pendek ditembakkan ke udara, di mana mereka menjadi cukup kuat untuk mengionisasi molekul udara. Di sepanjang saluran pulsa laser pengion yang panjang dan sempit ini, molekul udara dengan cepat dipanaskan dan dikeluarkan dengan kecepatan supersonik. Ini meninggalkan saluran udara berumur panjang dengan kepadatan berkurang yang lebih konduktif secara elektrik daripada daerah sekitarnya, menawarkan jalur yang lebih mudah untuk pelepasan listrik petir untuk melakukan perjalanan.

“Ketika pulsa laser berkekuatan sangat tinggi dipancarkan ke atmosfer, filamen cahaya yang sangat kuat terbentuk di dalam sinar,” jelas Jean Pierre Wolf, seorang fisikawan di Universitas Jenewa. “Filamen ini mengionisasi molekul nitrogen dan oksigen di udara, yang kemudian melepaskan elektron yang bebas bergerak. Udara terionisasi ini, disebut plasma, menjadi konduktor listrik.”

Untuk menguji ide ini, Wolf dan tim peneliti dari Eropa dan AS menuju ke salah satu titik api di Eropa: gunung Säntis di timur laut Swiss. Di puncak gunung setinggi 2500 m ini terdapat menara telekomunikasi setinggi 124 m yang disambar petir sekitar 100 kali dalam setahun.

Tim memasang laser yang dikembangkan secara khusus di dekat menara komunikasi. Seukuran mobil besar dan beratnya lebih dari tiga ton, laser memancarkan pulsa durasi picosecond dan energi 500 mJ dengan kecepatan sekitar seribu pulsa per detik. Antara Juli dan September 2021, para peneliti mengoperasikan laser selama total 6.3 jam aktivitas badai yang terjadi dalam jarak 3 km dari menara.

Bisakah laser memandu dan mengontrol jalur petir?

Selama periode percobaan dua bulan, menara tersebut terkena setidaknya 16 kilatan petir, empat di antaranya terjadi selama aktivitas laser. Keempat sambaran petir ke atas ini dialihkan oleh laser. Para ilmuwan menggunakan pengukuran arus petir di menara, antena medan elektromagnetik, dan sensor sinar-X untuk menangkap detail gelombang elektromagnetik dan semburan sinar-X yang dihasilkan oleh pelepasan petir untuk memastikan lokasi serangan.

Jalur salah satu serangan juga direkam oleh dua kamera berkecepatan tinggi. Gambar menunjukkan bahwa sambaran petir awalnya mengikuti jalur laser sekitar 50 m.

“Dari peristiwa petir pertama yang menggunakan laser, kami menemukan bahwa pelepasan dapat mengikuti pancaran selama hampir 60 m sebelum mencapai menara, yang berarti radius perlindungan permukaan meningkat dari 120 m menjadi 180 m,” kata Wolf.

Para peneliti melaporkan hasilnya di Nature Photonics.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• Platoblockchain. Intelijen Metaverse Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/laser-beam-diverts-the-path-of-lightning-strikes/