Pode soar como ficção científica, mas um grupo de cientistas conseguiu controlar um raio e guiá-lo com segurança até o solo. O ‘como’ soa ainda mais sci-fi – com um laser.
Este é o primeiro teste bem-sucedido de aproveitamento de raios em 20 anos de experimentos, disseram os físicos de pesquisa Aurelien Houard e Jean-Pierre Wolf. Os dois e outros colegas divulgaram suas descobertas esta semana.
“A maioria das pessoas provavelmente pensou que nunca funcionaria. É por isso que ficamos surpresos ao ver um resultado tão bom”, disse Houard de sua casa em Paris. “O raio estava lá, e o laser estava lá… o fato de podermos ver uma interação clara, os braços guia claros do laser a cerca de 50 metros é um grande primeiro resultado no desenvolvimento da proteção real.”
Como atrair um raio
Os pesquisadores levaram seu laser a uma torre de comunicações de 135 jardas de altura na montanha Santis, bem acima da Suíça, no verão de 2021. A torre foi equipada com um pára-raios tradicional ou haste Franklin que geralmente é atingido 100 vezes por ano.
Então eles dispararam o poderoso laser sobre a haste. O pulso de energia ionizante do laser cria um canal de ar aquecido, ou filamento de laser, que conduz eletricidade.
Lightning procura a rota mais direta e rápida para descarregar. O canal de ar temporário estendeu essencialmente o alcance do pára-raios de proteção em pelo menos 32 metros. Veja as fotos que mostram a ramificação do raio antes de atingir o canal de ar.
Em seguida, o raio seguiu o caminho de menor resistência na haste, que canaliza a eletricidade inofensiva para o solo para se dispersar.
A NOAA afirma que um relâmpago médio é de cerca de 300 milhões de volts. A proteção contra raios torna-se essencial quando você considera que a eletricidade em sua casa é de apenas 120 volts e tem energia suficiente para parar um coração.
“Pensamos: ‘Vamos começar com um para-raios menor, mas depois prolongá-lo com um laser’”, disse Wolf. “Então você protege uma grande zona ao seu redor e pode proteger aeroportos ou usinas elétricas ou nucleares ou uma plataforma de lançamento de foguetes e assim por diante.”
Como essa tecnologia pode mantê-lo seguro?
Ele explicou que a área ou zona protegida por um pára-raios corresponde à sua altura. Um pára-raios de 50 jardas de altura protegerá toda a área em um raio de 50 pés.
“Portanto, isso significa que, se você deseja proteger algo grande como um aeroporto ou uma grande infraestrutura ou uma usina elétrica, por exemplo, que são muito frequentes (precisam de proteção contra raios), então você precisaria do pára-raios de um quilômetro de comprimento. ”, disse Lobo. “Uma vara metálica de um quilômetro de comprimento e reta no ar não é tão fácil de fazer.”
Proteger aviões ao pousar em um aeroporto seria impossível com pára-raios altos ao longo dos caminhos de pouso.
“Na sua realidade, você precisa protegê-lo (o avião) em uma altitude muito maior porque, quando chega aos últimos dez metros, é tarde demais”, disse Wolf, retratando os momentos em que esteve em um avião atingido por um raio.
Ele disse que todo o avião perdeu potência por alguns momentos, deixando os pilotos incapazes de dirigir. Posicionar um avião para pousar sem energia pode ser mortal. Os aviões precisam de proteção contra raios de pelo menos algumas centenas de metros de distância.
Por que sucesso agora depois de 20 anos?
A nova tecnologia a laser no final do século passado permitiu que os pesquisadores alcançassem o controle da natureza. A nova classe de lasers pulsa com intensidade muito alta.
Um pulso curto fornece a potência de uma usina nuclear em um picossegundo ou 0,00000000001 de segundo. O consumo de energia de um laser que não pulsou para criar o canal de ar não é viável para proteção contra raios.
O próximo experimento de parafuso
Isso leva os cientistas à próxima fase da pesquisa: otimização.
“Talvez todo o sistema de laser possa ser muito menor ou menos dispendioso”, sugeriu Wolf.
“Não dava para manter essa intensidade alta o tempo todo. Não é possível porque você teria um consumo de energia que é uma loucura”, disse Wolf. “(O laser) precisa ser muito mais eficiente, então não precisamos de um monstro como um sistema laser de dez cúpulas, dez metros de comprimento.”
Eles esperam desenvolver um raio laser mais forte para aumentar o comprimento do canal de plasma do ar condutor de eletricidade. Houard acha que um laser de cor diferente aumentaria o alcance.
Eles também esperam testar o laser em um espaço mais plano, onde os pesquisadores não tenham que competir com topos de montanhas ou prédios por relâmpagos.
Pesquisa de raios atinge sua casa
Wolf está muito familiarizado com o poder do raio. Durante uma reunião sobre controle de iluminação na Alemanha para pesquisa, sua esposa em Genebra ligou para dizer que um raio atingiu sua casa. A greve quebrou janelas, derrubou a chaminé e quebrou aparelhos eletrônicos que deixaram a casa com cheiro de fumaça.
“Perguntei à seguradora depois, eles me disseram que há anos ninguém é atingido por um raio nesta região. Então fui muito privilegiado”, riu Wolf. “Mas talvez seja a vingança. A vingança que tentamos controlar relâmpagos.”
A pesquisa mostra que durante qualquer segundo de qualquer dia, 40 a 120 relâmpagos atingem a Terra, disseram os cientistas.
Pode soar como ficção científica, mas um grupo de cientistas conseguiu controlar um raio e guiá-lo com segurança até o solo. O ‘como’ soa ainda mais sci-fi – com um laser.
Este é o primeiro teste bem-sucedido de aproveitamento de raios em 20 anos de experimentos, disseram os físicos de pesquisa Aurelien Houard e Jean-Pierre Wolf. Os dois e outros colegas divulgaram suas descobertas esta semana.
“A maioria das pessoas provavelmente pensou que nunca funcionaria. É por isso que ficamos surpresos ao ver um resultado tão bom”, disse Houard de sua casa em Paris. “O raio estava lá, e o laser estava lá… o fato de podermos ver uma interação clara, os braços guia claros do laser a cerca de 50 metros é um grande primeiro resultado no desenvolvimento da proteção real.”
Como atrair um raio
Os pesquisadores levaram seu laser a uma torre de comunicações de 135 jardas de altura na montanha Santis, bem acima da Suíça, no verão de 2021. A torre foi equipada com um pára-raios tradicional ou haste Franklin que geralmente é atingido 100 vezes por ano.
Então eles dispararam o poderoso laser sobre a haste. O pulso de energia ionizante do laser cria um canal de ar aquecido, ou filamento de laser, que conduz eletricidade.
Lightning procura a rota mais direta e rápida para descarregar. O canal de ar temporário estendeu essencialmente o alcance do pára-raios de proteção em pelo menos 32 metros. Veja as fotos que mostram a ramificação do raio antes de atingir o canal de ar.
Em seguida, o raio seguiu o caminho de menor resistência na haste, que canaliza a eletricidade inofensiva para o solo para se dispersar.
A NOAA afirma que um relâmpago médio é de cerca de 300 milhões de volts. A proteção contra raios torna-se essencial quando você considera que a eletricidade em sua casa é de apenas 120 volts e tem energia suficiente para parar um coração.
“Pensamos: ‘Vamos começar com um para-raios menor, mas depois prolongá-lo com um laser’”, disse Wolf. “Então você protege uma grande zona ao seu redor e pode proteger aeroportos ou usinas elétricas ou nucleares ou uma plataforma de lançamento de foguetes e assim por diante.”
Como essa tecnologia pode mantê-lo seguro?
Ele explicou que a área ou zona protegida por um pára-raios corresponde à sua altura. Um pára-raios de 50 jardas de altura protegerá toda a área em um raio de 50 pés.
“Portanto, isso significa que, se você deseja proteger algo grande como um aeroporto ou uma grande infraestrutura ou uma usina elétrica, por exemplo, que são muito frequentes (precisam de proteção contra raios), então você precisaria do pára-raios de um quilômetro de comprimento. ”, disse Lobo. “Uma vara metálica de um quilômetro de comprimento e reta no ar não é tão fácil de fazer.”
Proteger aviões ao pousar em um aeroporto seria impossível com pára-raios altos ao longo dos caminhos de pouso.
“Na sua realidade, você precisa protegê-lo (o avião) em uma altitude muito maior porque, quando chega aos últimos dez metros, é tarde demais”, disse Wolf, retratando os momentos em que esteve em um avião atingido por um raio.
Ele disse que todo o avião perdeu potência por alguns momentos, deixando os pilotos incapazes de dirigir. Posicionar um avião para pousar sem energia pode ser mortal. Os aviões precisam de proteção contra raios de pelo menos algumas centenas de metros de distância.
Por que sucesso agora depois de 20 anos?
A nova tecnologia a laser no final do século passado permitiu que os pesquisadores alcançassem o controle da natureza. A nova classe de lasers pulsa com intensidade muito alta.
Um pulso curto fornece a potência de uma usina nuclear em um picossegundo ou 0,00000000001 de segundo. O consumo de energia de um laser que não pulsou para criar o canal de ar não é viável para proteção contra raios.
O próximo experimento de parafuso
Isso leva os cientistas à próxima fase da pesquisa: otimização.
“Talvez todo o sistema de laser possa ser muito menor ou menos dispendioso”, sugeriu Wolf.
“Não dava para manter essa intensidade alta o tempo todo. Não é possível porque você teria um consumo de energia que é uma loucura”, disse Wolf. “(O laser) precisa ser muito mais eficiente, então não precisamos de um monstro como um sistema laser de dez cúpulas, dez metros de comprimento.”
Eles esperam desenvolver um raio laser mais forte para aumentar o comprimento do canal de plasma do ar condutor de eletricidade. Houard acha que um laser de cor diferente aumentaria o alcance.
Eles também esperam testar o laser em um espaço mais plano, onde os pesquisadores não tenham que competir com topos de montanhas ou prédios por relâmpagos.
Pesquisa de raios atinge sua casa
Wolf está muito familiarizado com o poder do raio. Durante uma reunião sobre controle de iluminação na Alemanha para pesquisa, sua esposa em Genebra ligou para dizer que um raio atingiu sua casa. A greve quebrou janelas, derrubou a chaminé e quebrou aparelhos eletrônicos que deixaram a casa com cheiro de fumaça.
“Perguntei à seguradora depois, eles me disseram que há anos ninguém é atingido por um raio nesta região. Então fui muito privilegiado”, riu Wolf. “Mas talvez seja a vingança. A vingança que tentamos controlar relâmpagos.”
A pesquisa mostra que durante qualquer segundo de qualquer dia, 40 a 120 relâmpagos atingem a Terra, disseram os cientistas.
Discussão sobre isso post