Promienie światła laserowego najskuteczniejszą metodą ochrony przed błyskawicami, dowodzą szwajcarscy naukowcy

Po latach badań i prób naukowcom udało się okiełznać błyskawicę za pomocą laserów. Na górze Säntis w północno-wschodniej Szwajcarii podczas burzy wystrzelono w niebo promienie światła laserowego, które skierowały błyskawicę na odległość 50 metrów – informuje “Nature Photonics”.

.Wyładowania atmosferyczne są działaniem powszechnym, choć najczęściej kojarzą się tylko z burzami. Na podstawie danych satelitarnych szacuje się, że łączna częstotliwość wyładowań atmosferycznych na całym świecie – w tym z chmur do ziemi – wynosi od 40 do 120 na sekundę. Stanowią one poważne zagrożenie dla zdrowia i życia ludzi oraz budynków i urządzeń elektronicznych. Jak dowodzą jednak szwajcarscy naukowcy w przyszłości promienie światła laserowego mogą stać się jedną z główny metod zapobiegania uderzeń piorunów w budynki mieszkalne.

Uderzenie pioruna wiąże się z wyzwoleniem dużej ilości energii. Częściowo rozprasza się ona w powietrzu w postaci ciepła, błysku i grzmotu, reszta zostaje rozładowana w punkcie uderzenia łuku elektrycznego w powierzchnię ziemi. Wyładowanie takie może być niebezpieczne dla znajdujących się w pobliżu ludzi oraz urządzeń. W minionych latach na terenie Polski średnio odnotowywano dwa uderzenia pioruna na 1 km kw. terenu w skali roku. Zdarzały się ofiary śmiertelne.

Piorunochron a promienie światła laserowego

.Obecnie podstawową ochroną przed wyładowaniami atmosferycznymi jest piorunochron, zwany też odgromnikiem. Jest to XVIII-wieczny wynalazek amerykańskiego naukowca i polityka Benjamina Franklina. Pierwszy piorunochron zainstalowano latem 1752 roku w Filadelfii. Przez ponad 270 lat konstrukcja piorunochronu nie uległa zmianie. Działanie odgromnika jest proste: umieszczane na szczycie konstrukcji piorunochrony przyciągają błyskawice i poprzez metalowe przewody kierują prąd do ziemi. Skuteczność tych urządzeń jest jednak ograniczona. Tradycyjny piorunochron o wysokości dziesięciu metrów chroni teren w promieniu około dziesięciu metrów.

Po latach badań i prób naukowcy okiełznali błyskawicę za pomocą laserów. Na górze Säntis w północno-wschodniej Szwajcarii podczas burzy wystrzelono w niebo promienie światła laserowego, które skierowały błyskawicę na odległość 50 metrów.

“Pomysł polega na tym, żeby metalowy piorunochron zastąpić laserem, który stanowi coś w rodzaju dłuższego, wirtualnego pręta. Może on być skierowany w takim kierunku, w jakim tego potrzebujemy, i od czasu do czasu włączany i wyłączany” – wyjaśnia na łamach Wall Street Journal fizyk i współautor pracy, Jean-Pierre Wolf z Uniwersytetu Genewy.

Lasery antypiorunowe powszechne za 10 lat?

.Nowe doświadczenie może oznaczać, że w przyszłości lasery będą chronić przed skutkami piorunów bardziej rozległą infrastrukturę, np. lotniska, hale sportowe, bazy wojskowe, fabryki i elektrownie. Jedną z cech tradycyjnego piorunochronu jest niski koszt jego wytworzenia i instalacji. W Polsce instalacja odgromowa dla domu jednorodzinnego kosztuje ok. 5000 zł. Laser będzie skuteczniejszą lecz znacznie droższą ochroną przed piorunami, dlatego przewiduje się go głównie do ochrony infrastruktury krytycznej i strategicznej.

„Laser ma znacznie wyższy koszt niż piorunochron. Kosztował ponad dwa miliardy dolarów i nie zostanie skomercjalizowany przez co najmniej dekadę” – powiedział w rozmowie z “Wall Street Journal” fizyk z École Polytechnique (Francja) Aurélien Houard. Jest on pierwszym autorem publikacji dotyczącej zastosowania lasera.

Chociaż ta dziedzina badań jest aktywna od ponad 20 lat – jest to pierwszy wynik terenowy, który eksperymentalnie demonstruje błyskawice kierowane przez lasery. Eksperymenty te otwierają drogę do nowych zastosowań atmosferycznych ultrakrótkich laserów i stanowią ważny krok naprzód w rozwoju laserowej ochrony odgromowej.

“Osiągnięcie jest imponujące, biorąc pod uwagę, że społeczność naukowa ciężko pracowała nad tym przez ponad 20 lat” – powiedział fizyk laserowy z Uniwersytetu Krety w Grecji, Stelios Tzortzakis, cytowany na stronie “Nature News”. – “Czas pokaże, czy okaże się użyteczne”.

Nauka w Unii Europejskiej

.Na temat badań naukowcy w Unii Europejskich oraz o tym które nauki cieszą się największym wsparciem finansowym UE na łamach “Wszystko Co Najważniejsze” pisze prof. Andrzej JAJSZCZYK w tekście “Badania naukowe zmieniają nasz świat“.

“W obszarze nauk ścisłych i technicznych najwięcej badań w ostatnich latach prowadzi się w dyscyplinach inżynierii materiałowej i nauki o materiałach. Ich praktyczny potencjał nie podlega dyskusji. Następne dyscypliny w kolejności finansowania przez ERC to chemia fizyczna, fizyka materii skondensowanej i ciała stałego, elektronika i fotonika, a także chemia organiczna. Po nich następują informatyka i kryptologia, oddziaływania fundamentalne, w tym oddziaływania grawitacyjne czy elektromagnetyczne. Listę najpopularniejszych badawczo dyscyplin zamyka fizyka kwantowa. Warto przy tym pamiętać, że wspomniana kolejność nie wynika z jakichkolwiek priorytetów czy preferencji ERC, lecz jedynie z pojawiania się najbardziej interesujących pomysłów badawczych zgłaszanych przez samych naukowców”.

“Spośród konkretnych tematów prowadzonych prac badawczych, w ramach wspomnianych wyżej dyscyplin, prym wiodą różnorodne algorytmy, tematy związane z ewolucją i dynamiką klimatu, następnie optoelektronika, synteza chemiczna, uczenie maszynowe, spektroskopia czy technologia półprzewodników”.

“Ważne jest także to, że w obszarze nauk ścisłych i technicznych obserwujemy w ostatnich latach znaczący postęp w opracowywaniu nowych metod badawczych. Obejmują one m.in. eksperymentalne metody skoncentrowane na modelach klimatycznych, modelowanie obliczeniowe, w tym symulacje związane z sieciami neuronowymi. Intensywnie rozwija się także metody matematyczne związane z teorią pola i algorytmami, a w obszarze chemii – nowe metody syntezy organicznej i katalizy”.

.”Wiele projektów z omawianego obszaru wpisuje się w szerszy unijny priorytet Europe fit for the digital age, dotyczący szeroko rozumianej cyfryzacji. Dotyczy to m.in. badań nad sztuczną inteligencją, kryptologią i bezpieczeństwem, elektronik i fotoniką, inżynierią biomedyczną, zastosowaniami informatyki czy technologiami kwantowymi. Za badania z tego ostatniego obszaru tegoroczną Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki otrzymali Alain Aspect i Anton Zeilinger, którzy realizowali projekty finansowane przez ERC, odpowiednio, QUANTATOP oraz QIT4QAD” – pisze prof. Andrzej JAJSZCZYK.