شارك
|

العلماء يوجهون صواعق الليزر لأول مرة

تاريخ النشر : 2023-01-21

قام العلماء بتوجيه صواعق البرق باستخدام الليزر لأول مرة في هذا المجال  وفقًا لعرض تم إجراؤه خلال العواصف الشديدة على قمة جبل سويسري.

 


هذا العمل الفذ الذي تضمن إطلاق نبضات ليزر قوية على سحابة رعدية على مدى عدة أشهر العام الماضي يمهد الطريق لأنظمة الحماية من الصواعق القائمة على الليزر في المطارات ومنصات الإطلاق والمباني الشاهقة.

 


قال Aurélien Houard ، الفيزيائي في École Polytechnique في Palaiseau ، "تُستخدم القضبان المعدنية في كل مكان تقريبًا للحماية من الصواعق لكن المنطقة التي يمكنها حمايتها تقتصر على بضعة أمتار أو عشرات الأمتار. الأمل هو تمديد هذه الحماية إلى بضع مئات من الأمتار إذا كان لدينا طاقة كافية في الليزر." صاعقة البرق عبارة عن تفريغ كهربائي ضخم يشعله عادة لمسافة تزيد عن ميلين إلى ثلاثة أميال الشحنة المحمولة في الترباس شديدة لدرجة أنها تصل إلى 30 ألف درجة مئوية أي خمس مرات أكثر سخونة من سطح الشمس. يضرب أكثر من مليار صاعقة الأرض كل عام مما يتسبب في مقتل الآلاف وإصابات أكبر بعشرة أضعاف وأضرار تصل إلى عشرات المليارات من الدولارات.

 


يعود تاريخ قضبان الصواعق التقليدية إلى بنجامين فرانكلين الذي اعتاد مطاردة العواصف الرعدية على ظهور الخيل قبل تجربته الشهيرة بالطائرة الورقية في عام 1752. ولكن في الآونة الأخيرة بحث العلماء عن طرق أخرى لحماية المباني والأشياء من الضربات الضارة. وصف هوارد وزملاؤه في سويسرا  في مجلة Nature Photonics  كيف قاموا بنقل ليزر قوي إلى قمة جبل Säntis في شمال شرق سويسرا وأوقفوه بالقرب من برج اتصالات يبلغ ارتفاعه 124 مترًا ضربه البرق بحوالي 100 مرة.

 


وانتظر العلماء تجمُّع العواصف وأطلقوا  بين شهري تموز وأيلول من العام الماضي نبضات ليزر سريعة على السحب الرعدية لما مجموعه أكثر من ست ساعات. أظهرت الأدوات التي تم إعدادها لتسجيل ضربات الصواعق أن الليزر حول مسار أربعة تصريفات صاعقة صاعدة على مدار التجارب.

 


حدثت ضربة واحدة فقط  في 21 تموز في ظروف واضحة بما يكفي للباحثين لتصوير مسار البرق من اتجاهين باستخدام كاميرات عالية السرعة على بعد عدة كيلومترات. تُظهر اللقطات أن الصاعقة تتبع مسار الليزر لحوالي 50 مترًا مما يشير إلى أن النبضات ساعدت في توجيه الضربة. يحول الليزر صواعق البرق عن طريق إنشاء مسار أسهل لتدفق التفريغ الكهربائي على طول عندما يتم إطلاق نبضات الليزر في السماء  فإن التغيير في معامل الانكسار للهواء يجعلها تتقلص وتصبح شديدة لدرجة أنها تؤين جزيئات الهواء من حولها. يؤدي هذا إلى سلسلة طويلة مما يسميه الباحثون خيوطًا في السماء حيث تسخن جزيئات الهواء بسرعة وتتسابق بعيدًا بسرعة تفوق سرعة الصوت تاركة قناة من الهواء المؤين منخفض الكثافة.

 

هذه القنوات التي تدوم لأجزاء من الثانية موصلة للكهرباء أكثر من الهواء المحيط  وبالتالي فهي تشكل مسارًا أسهل ليتبعه البرق. الليزر قوي بما يكفي ليكون خطرًا على أعين الطيارين المحلقين في الجو وخلال التجارب تم إغلاق حركة المرور الجوية فوق موقع الاختبار لكن العلماء يعتقدون أن هذه التقنية يمكن أن تظل مفيدة  حيث أن منصات الإطلاق والمطارات غالبًا ما تحتوي على مناطق محددة تنطبق عليها قيود حظر الطيران  قال هوارد "من المهم النظر في هذا الجانب من السلامة". وأضاف أن الليزر الأكثر قوة الذي يعمل بأطوال موجية مختلفة يمكن أن يوجه البرق لمسافات أطول بل ويطلق البرق قبل أن يصبح تهديدًا. قال هوارد: "تتجنب الذهاب إلى مكان آخر حيث لا يمكنك التحكم فيه". قال البروفيسور مانو حداد مدير مختبر مورجان بوتي لايتنينج في جامعة كارديف: "تكلفة نظام الليزر مرتفعة جدًا مقارنة بتكلفة قضيب بسيط."

 

ومع ذلك  يمكن أن يكون الليزر وسيلة أكثر موثوقية لتوجيه تفريغ الصواعق وقد يكون هذا مهمًا للحماية من الصواعق للتركيبات والمعدات الأرضية الحساسة.

 


المصدر الغارديان

 

ترجمة راما قادوس 


عدد القراءات: 932

اخر الأخبار