Sikeresen irányították lézerrel a villámokat Svájcban

2023 / 03 / 06 / Bodnár Barna
Sikeresen irányították lézerrel a villámokat Svájcban
A svájci Säntis hegységben, 2021 nyarán végzett kísérlet során egy nagy ismétlési frekvcenciájú terawatt lézerrel rövid, nagy erősségű sugarakat bocsátottak az égbe, ezzel mintegy adott helyen kiváltva a villámlást. Ez a módszer hasznos lehet olyan kritikus infrastruktúrák villámoktól való védelme során, mint például a repülőterek, vagy rakéta kilövőállások.

A viharok során létrejövő légköri elektromos kisülések, vagyis villámok az ősidők óta lenyűgözik, ugyanakkor meg is rémítik az emberiséget. A műholdak által gyűjtött adatok szerint világszerte 40 és 120 között van a másodpercenkénti, földfelszínt elérő villámlások száma, ami jelentős, dollármilliárdokban mérhető károkat okoz épületekben, illetve közel 4.000 ember halálát eredményezi évente. A villámcsapás az égési sérüléseken kívül szívleállást eredményezhet a becsapódáskor, illetve egyes esetekben a helyszíni sikeres újraélesztés ellenére, néhány nappal később is bekövetkezhet a halál, vagy a visszafordíthatatlan agykárosodás. Az épületekben szintén hatalmas károkat képes okozni egy lecsapó villám: az elsődleges, tűz okozta károk mellett, az úgynevezett másodlagos villámkár is jelentős lehet. Utóbbiról akkor beszélhetünk, amikor a házban lévő, hálózatra csatlakoztatott elektromos eszközök mennek teljesen tönkre a villámcsapás következtében.

Jelenleg a legszélesebb körben elterjedt védekezési módszer a villámok ellen az úgynevezett Franklin rúd, hétköznapi nevén villámhárító. A Benjamin Franklin által, a 18. században feltalált eszköz az épületek tetején elhelyezett és földelt fémrúd, amely az épület környezetében felhalmozódó elektromos töltéseket a villámhárítón keresztül elvezeti, a becsapódó villámot a talajba vezeti, így az épületet és környezetét megóvja a villámcsapás közvetlen hatásaitól.

Míg a villámhárító gyakorlatilag arra van kitalálva, hogy magához vonzza a légköri kisüléseket, a kutatók már 1965-ben kísérleteztek egy olyan módszerrel, amely irányítottan képes előidézni a villámlást, távol az épületektől, és egyéb megóvni kívánt helyszínektől. Ehhez akkoriban egy kisebb rakétát, illetve drótot használtak, amit, ha megfelelő időpontban kilőttek a zivatarfelhő, talajhoz viszonylag közeli környezetébe, 90 százalékos eséllyel villámlást tudtak előidézni a kívánt helyen. A probléma ezzel az eljárással többek között az volt, hogy az egyszerhasználatos rakéták miatt nem csak költséges volt, de veszélyes is, a földre hulló alkatrészek miatt.

Az első, lézersugárral előidézett villámlásra tett kísérlet 1999-ben történt. Ekkor három lézert használtak egy kilojoule energiájú, kétméteres plazma szikra létrehozásához. Ezt az alapötletet használták a 2021-es svájci kísérlet során is, amikor rövid, fokozatosan erősödő, intenzív lézersugarakat lőttek a viharfelhőkbe. Ez, az úgynevezett filamentációs folyamat akár a lézerforrástól egy kilométerre is előidézhető, így alkalmas időjárási körülmények között villámkisülések irányítására és esetleg kiváltására is szolgálhat. A Svájc észak-keleti részén fekvő Säntis-hegy csúcsán lévő, 124 méter magas telekommunikációs torony, amely mellett a lézert elhelyezték, évente körülbelül 100 villámcsapást szenved el. Az épületen elhelyezett érzékelők segítségével a kutatók feltérképezték a torony körüli, különböző távolságban lévő elektromágneses mezőket, miközben a lézersugarat felfelé irányították úgy, hogy elhaladjon a torony csúcsa mellett, amelyen egy klasszikus villámhárító is van.

2021 július 21. és szeptember 30. között

összesen 6,3 órányi zivatartevékenység alatt működött a rendszer, az eredmények pedig azt mutatták, hogy a villámok követik a lézer által létrehozott csatornát.

Míg egy klasszikus, 10 méter hosszú villámhárító az adott épületet, és annak körülbelül 10 méteres sugarú körben lévő közvetlen környezetét képes megóvni a villámlás káros hatásaitól, egy ilyen lézer képes lenne akár több kilométer hosszú repülőtereknek is védelmet nyújtani azzal, hogy a sugarak gyors impulzusai hőt termelnek, és néhány környező levegőmolekulát kiszorítanak az útból. Ez egy kisebb sűrűségű levegőből álló utat hoz létre, amely elektromos áramot vezet és a villámlást elvezeti.


A TRUMPF lézer zöld sugara jól látható használat közben. (Fotó: TRUMPF/Martin Stollberg)

Bár a kísérlet hatalmas előrelépés, a tudomány mai állása szerint még jó pár évet várnunk kell arra, hogy teljes biztonságban legyünk a villámoktól, ugyanis az említett svájci kísérlet során csupán 50 méteres "villámirányító" csatornát hoztak létre, a villámlást előidéző légköri környezet pedig több kilométeres hosszúságú is lehet. További problémát jelent, hogy az eljárásra alkalmas lézerberendezés ára mintegy 2 milliárd dollár (több mint 710 milliárd forint), és még 10 évig biztos, hogy nem is kerül kereskedelmi forgalomba.

(Borítókép: Lézer- és távközlési torony a Säntis-hegy csúcsán a svájci Alpokban Fotó: TRUMPF / Martin Stollberg, Genfi Egyetem)


Gamernek keresel karácsonyi ajándékot? Mondjuk a tuti tippeket!
Ha nem szoktál játszani, akkor gamer barátodnak vagy családtagodnak karácsonyi ajándékot választani extra kihívást jelent, ezért az Acer segítségével mondunk öt tippet, amivel sikert arathatsz.
Ismerd meg a ROADSTER magazint!
AUTÓK - DESIGN - GASZTRO - KULT - UTAZÁS - TECH // Ha szereted a minőséget az életed minden területén, páratlan élmény lesz!
Ez a sziget majdnem egy hónapig kizárólag víz- és szélenergiából tartotta fent magát
Ez a sziget majdnem egy hónapig kizárólag víz- és szélenergiából tartotta fent magát
A Kanári-szigetek legkisebbike rekordot állított fel azzal, hogy 28 egymást követő napon keresztül csak szél- és vízenergiát használt.
A testen belül lehet három dimenzióban nyomtatni ezzel az ultrahang alapú eljárással
A testen belül lehet három dimenzióban nyomtatni ezzel az ultrahang alapú eljárással
Képzeljünk el egy világot, ahol az implantációk behelyezése, törött csontok kezelése komoly műtéti beavatkozás helyett lényegében annyit jelent, hogy az implantációt befecskendezzük a testbe, ahol az felveszi a szükséges alakot! A mostani fejlesztés épp ezt teszi egyszer lehetővé.
HELLO, EZ ITT A
RAKÉTA
Kövess minket a Facebookon!
A jövő legizgalmasabb cikkeit találod nálunk!
Hírlevél feliratkozás

Ne maradj le a jövőről! Iratkozz fel a hírlevelünkre, és minden héten elküldjük neked a legfrissebb és legérdekesebb híreket a technológia és a tudomány világából.



This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.