لأول مرة.. علماء يستخدمون الليزر لتوجيه صاعقة برق

وكالات | واشنطن

صحيفة ديلي تريبيون - www.newsofbahrain.com

قال علماء يوم الاثنين إنهم استخدموا شعاع ليزر لتوجيه البرق لأول مرة، على أمل أن تساعد هذه التقنية في الحماية من الصواعق القاتلة، وربما إطلاقها في المستقبل.

يضرب البرق الأرض ما بين 40 إلى 120 مرة في الثانية حول العالم، مما يتسبب في مقتل أكثر من 4000 شخص وأضرار بمليارات الدولارات كل عام.

ومع ذلك، لا تزال وسيلة الحماية الرئيسية ضد هذه الصواعق هي مانعة الصواعق التقليدية، التي ابتكرها العالم الأمريكي بنجامين فرانكلين لأول مرة عام 1749.

عمل فريق من العلماء من ست مؤسسات بحثية لسنوات لاستخدام الفكرة ذاتها ولكن باستبدال العمود المعدني البسيط بليزر أكثر تطوراً ودقة.

والآن، في دراسة نُشرت في دورية "نيتشر فوتونيكس" (Nature Photonics)، يصف العلماء استخدام شعاع ليزر - تم إطلاقه من قمة جبل سويسري - لتوجيه صاعقة برق لمسافة تزيد عن 50 متراً.

قال أوريليان هوارد، الفيزيائي في مختبر البصريات التطبيقية بمعهد "إينستا باريس" (ENSTA Paris) والمؤلف الرئيسي للدراسة: "أردنا تقديم أول عرض توضيحي بأن الليزر يمكن أن يكون له تأثير على البرق، وكان أبسط شيء هو توجيهه".

لكن بالنسبة للتطبيقات المستقبلية، "سيكون من الأفضل لو تمكنا من إطلاق البرق"، حسبما صرح هوارد لوكالة فرانس برس.

البرق هو تفريغ للكهرباء الساكنة التي تراكمت في سحب العواصف، أو بين السحب والأرض.

يخلق شعاع الليزر بلازما، حيث تقوم الأيونات المشحونة والإلكترونات بتسخين الهواء.

وأوضح هوارد أن الهواء يصبح "موصلًا جزئيًا، وبالتالي مسارًا مفضلاً للبرق".

عندما اختبر العلماء هذه النظرية سابقًا في نيو مكسيكو عام 2004، لم ينجح الليزر في جذب البرق.

وقال هوارد إن ذلك الليزر فشل لأنه لم يطلق نبضات كافية في الثانية للبرق، الذي يتشكل في أجزاء من الألف من الثانية.

وأضاف أنه كان من الصعب أيضًا "التنبؤ بمكان سقوط البرق".

بالنسبة للتجربة الأخيرة، لم يترك العلماء الكثير للصدفة.

لقد نقلوا ليزرًا بحجم سيارة - يمكنه إطلاق ما يصل إلى ألف نبضة ضوئية في الثانية - إلى قمة جبل سانتيس التي يبلغ ارتفاعها 2500 متر في شمال شرق سويسرا.

تضم القمة برج اتصالات يتعرض للصواعق حوالي 100 مرة في السنة.

بعد عامين من بناء الليزر القوي، استغرق الأمر عدة أسابيع لنقله على شكل أجزاء عبر التلفريك.

وأخيرًا، اضطرت مروحية إلى إسقاط الحاويات الكبيرة التي كانت ستضم التلسكوب.

ركز التلسكوب شعاع الليزر بأقصى كثافة في نقطة على ارتفاع حوالي 150 مترًا في الهواء - فوق قمة البرج الذي يبلغ ارتفاعه 124 مترًا مباشرة.

يبلغ قطر الشعاع 20 سنتيمترًا في البداية، لكنه يضيق ليصل إلى بضعة سنتيمترات فقط في الأعلى.

خلال عاصفة في صيف عام 2021، تمكن العلماء من تصوير شعاعهم وهو يوجه صاعقة برق لمسافة 50 مترًا تقريبًا.

وأظهرت قياسات التداخل أن ثلاث صواعق أخرى تم توجيهها أيضًا.

تتراكم معظم الصواعق من سلائف داخل السحب، لكن بعضها يمكن أن ينشأ من الأرض إذا كان المجال الكهربائي قويًا بما يكفي.

قال هوارد: "يصبح تيار وقوة صاعقة البرق واضحين حقًا بمجرد اتصال الأرض بالسحابة".

يوجه الليزر إحدى هذه السلائف، مما يجعلها "أسرع بكثير من غيرها - وأكثر استقامة".

"ستكون بعد ذلك أول من يتصل بالسحابة قبل أن تضيء".

هذا يعني أنه من الناحية النظرية، يمكن استخدام هذه التقنية ليس فقط لإبعاد البرق، بل لإطلاقه في المقام الأول.

قد يسمح ذلك للعلماء بحماية المنشآت الاستراتيجية بشكل أفضل، مثل المطارات أو منصات إطلاق الصواريخ، عن طريق إشعال الصواعق في الوقت الذي يختارونه.

من الناحية العملية، سيتطلب ذلك موصلية عالية في بلازما الليزر - وهو أمر لا يعتقد العلماء أنهم أتقنوه بعد.