קרן הלייזר מסיטה את נתיב מכות הברקים

ירי קרן לייזר לשמיים יכול להסיט את הנתיב של פגיעת ברק, כך מצא צוות מדענים בינלאומי. החוקרים אומרים שעבודתם עשויה להוביל להגנה טובה יותר מפני ברקים על שדות תעופה ותשתיות קריטיות אחרות, כמו גם לסלול את הדרך ליישומים אטמוספריים חדשים של לייזרים קצרים.

נתוני לווין מצביעים על כך שברחבי העולם יש בין 40 ל-120 הבזקי ברק - כולל ענן לקרקע וברקים בענן - בכל שנייה. פריקות אלקטרוסטטיות כאלה בין העננים לפני השטח של כדור הארץ אחראיות לאלפי מקרי מוות ולנזק בשווי מיליארדי דולרים מדי שנה.

ההגנה הנפוצה ביותר מפני פגיעות ברק היא מטה הברקים, הידוע גם כמוט פרנקלין. תורן מתכת מוליך חשמלי זה מציע נקודת פגיעה מועדפת לברק ומנחה את הפריקה החשמלית בבטחה לקרקע.

אבל מוטות פרנקלין לא תמיד עובדים בצורה מושלמת ומספקים כיסוי מוגבל. לשטח שהם מגנים יש רדיוס ששווה בערך לגובהם: מוט של 10 מ' יגן על אזור ברדיוס של 10 מ'. משמעות הדבר היא שהגנה אמינה על שטחי תשתית גדולים דורשת מוטות מרובים או בלתי אפשריים.

כחלופה, מדענים הציעו שניתן להשתמש בפולסי לייזר עזים כדי להנחות מכות ברק. הרעיון, שנחקר בעבר רק בתנאי מעבדה, הוא שקרן הלייזר תפעל כמוט נע גדול.

התיאוריה הבסיסית מאחורי מכת ברק מבוסס לייזר היא שפולסי לייזר עזים וקצרים נורים לאוויר, שם הם נעשים חזקים מספיק כדי ליינן מולקולות אוויר. לאורך התעלות הצרות הארוכות הללו של פעימות לייזר מייננות, מולקולות אוויר מתחממות במהירות ויוצאות במהירויות על-קוליות. זה משאיר מאחור ערוצי אוויר ארוכי חיים עם צפיפות מופחתת שמוליכים חשמלית יותר מהאזורים הסובבים, ומציעים נתיב קל יותר לפריקות החשמל של ברק לנוע לאורכם.

"כאשר פולסי לייזר בעלי הספק גבוה מאוד נפלטים לאטמוספירה, נוצרים חוטים של אור עז מאוד בתוך הקרן", מסביר ז'אן פייר וולף, פיזיקאי באוניברסיטת ז'נבה. "חוטים אלה מייננים את מולקולות החנקן והחמצן באוויר, שלאחר מכן משחררות אלקטרונים החופשיים לנוע. האוויר המיונן הזה, הנקרא פלזמה, הופך למוליך חשמלי".

כדי לבדוק את הרעיון הזה, וולף וצוות חוקרים מאירופה ומארה"ב פנו לאחד ממוקדי הברק של אירופה: הר Säntis בצפון מזרח שוויץ. על פסגת ההר הזה בגובה 2500 מ' נמצא מגדל תקשורת בגובה 124 מ' שנפגע מברק כ-100 פעמים בשנה.

הצוות התקין לייזר שפותח במיוחד ליד מגדל התקשורת. בגודל של מכונית גדולה ומשקלה יותר משלושה טונות, הלייזר פלט פולסים של משך פיקושניות ואנרגיה של 500 mJ בקצב של כאלף פולסים לשנייה. בין יולי לספטמבר בשנת 2021 החוקרים הפעילו את הלייזר במהלך סך של 6.3 שעות של פעילות סופת רעמים שהתרחשה בטווח של 3 ק"מ מהמגדל.

האם לייזרים יכולים להדריך ולשלוט בנתיב הברק?

במהלך תקופת הניסוי של חודשיים נפגע המגדל על ידי לפחות 16 הבזקי ברקים, ארבעה מהם התרחשו במהלך פעילות לייזר. כל ארבעת מכות הברקים כלפי מעלה הופנו על ידי הלייזר. המדענים השתמשו במדידות זרם ברק על המגדל, באנטנות של שדה אלקטרומגנטי וחיישני קרני רנטגן כדי ללכוד פרטים של גלים אלקטרומגנטיים והתפרצויות קרני רנטגן שנוצרו על ידי פריקות הברקים כדי לאשר את מיקום הפגיעה.

נתיב אחת התקיפות תועד גם בשתי מצלמות מהירות. התמונות מראות שמכת הברק עקבה בתחילה בנתיב הלייזר במשך כ-50 מ'.

"מאירוע הברק הראשון באמצעות הלייזר, גילינו שהפריקה יכולה לעקוב אחרי הקרן במשך כמעט 60 מ' לפני שהיא מגיעה למגדל, כלומר היא הגדילה את רדיוס משטח ההגנה מ-120 מ' ל-180 מ'", אומר וולף.

החוקרים מדווחים על תוצאותיהם ב Nature Photonics.

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. ידע מוגבר. גישה כאן.
• מקור: https://physicsworld.com/a/laser-beam-diverts-the-path-of-lightning-strikes/