Il parafulmine a guida laser porta l’invenzione di Ben Franklin a nuovi livelli

Sospensione

Benjamin Franklin è accreditato di aver inventato il parafulmine, ed è in circolazione da circa 270 anni Lo strumento principale per proteggere gli edifici dalla distruzione e dalla morte detonatori. Ma ora, un ambizioso esperimento in cima a una montagna svizzera ha dimostrato che un raggio laser può anche aiutare a dirigere il percorso del fulmine, estendendo l’efficacia dell’asta di Franklin attraverso il cielo.

I parafulmini sono fatti di un metallo che conduce l’elettricità molto meglio dell’aria circostante Aiuta a dirigere i fulmini in modo innocuo verso il suolo. La protezione fornita da un parafulmine convenzionale copre un’area con un raggio approssimativamente uguale all’altezza dell’asta.

L’idea alla base dei fulmini a guida laser è di estendere quella zona protettiva facendo in modo che il parafulmine agisca come se fosse più lungo di centinaia di piedi, ad altezze che sarebbero poco pratiche e costose per un oggetto fisico.

il Rapportoche è stato pubblicato lunedì sulla rivista Nature Photonics, afferma che potenti laser possono essere impiegati per aiutare a proteggere siti sensibili come aeroporti e rampe di lancio.

Decenni di esperimenti laser nei laboratori avevano precedentemente dimostrato che, in linea di principio, i laser sarebbero stati utili per domare i cieli. Il rapporto afferma che questa è la prima volta che il concetto è stato mostrato nel mondo reale nel bel mezzo di una vera tempesta.

Joseph Dwyer, un fisico dell’Università del New Hampshire che non faceva parte della ricerca e ha esperienza nella fisica dei fulmini, ha salutato il rapporto come “un enorme passo avanti”.

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“Le persone hanno cercato di fare cose del genere con i laser per molto tempo”, ha detto Dwyer. “Usare un laser invece di un parafulmine, o usare un laser per provocare o dirigere un fulmine è un’ottima idea. Sembra un gioco da ragazzi, ma risulta essere davvero difficile da fare.”

L’esperimento è stato condotto sul monte Säntis nella Svizzera nordorientale. C’è una torre di comunicazione di 407 piedi (124 metri), dotata di un fulmine, che viene colpito quasi cento volte l’anno.

I ricercatori hanno messo le dimensioni dell’auto Dispositivo per la generazione di potenza elevata, fuoco rapido Il laser si trova accanto alla torre di comunicazione e spara impulsi nel cielo durante i temporali. Il laser non solo ha creato un raggio di luce, ma ha anche creato un canale di aria leggera che ha innescato il fulmine.

Durante l’accensione del laser, le molecole d’aria assorbono ed espellono l’energia laser molto rapidamente, lasciando dietro di sé canali di aria calda a bassa densità di lunga durata. Questi canali fungono da percorso preferito per i fulmini.

Per un totale di sei ore durante un periodo di più settimane di temporali estivi, il canale atmosferico creato dal laser ha deviato quattro fulmini.

Lo spettacolo mostra cosa è successo nel 2021 quando gli scienziati hanno usato i laser come parafulmine. (Video: Scientifico – UNIGE)

Le telecamere ad alta velocità hanno catturato due diverse angolazioni di uno dei fulmini. Ovviamente lo sono Mostra la vite che si tuffa nel canale laser e si muove lungo di esso per più di 160 piedi.

Nonostante i test riusciti, i parafulmini basati su laser Non ho intenzione di presentarmi all’Home Depot.

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“È una tecnica che può essere utilizzata per proteggere strutture molto grandi”, ha detto al Washington Post l’autore principale dello studio, Aurelien Howard dell’École Polytechnique de Paris. “È molto costoso. Costa circa 1 milione di euro. Non lo useresti per nessuna piccola protezione. Puoi usarlo per un aeroporto, dove hai molti aerei, o una piattaforma di lancio di missili. “

Il laser utilizzato nell’esperimento non è del tipo utilizzato dal professore durante la sua presentazione in PowerPoint. Produceva fino a mille impulsi al secondo. Howard ha detto che questo lancio insolitamente veloce del laser è stato fondamentale per rendere questo esperimento un successo quando gli sforzi precedenti non lo avevano fatto.

I ricercatori ritengono che la velocità di questi impulsi abbia prodotto cambiamenti nell’atmosfera in tempo per creare un pennacchio di aria calda che ha favorito le scariche elettriche. “L’aspetto del fulmine può essere molto veloce”, ha detto Howard. Il veloce impulso laser ha migliorato le probabilità di catturare un fulmine in un canale atmosferico creato artificialmente.

Il fulmine è una scarica elettrostatica che può assumere molte forme, a volte verso il basso dalla nuvola sul terreno, a volte emergendo dalla superficie, a volte serpeggiando all’interno di una nuvola o rosicchiando da una nuvola all’altra. è pericoloso. Più di 4.000 morti per fulmine vengono confermate ogni anno in tutto il mondo, secondo un rapporto di Nature Photonics.

Jean-Pierre Wolfe, fisico dell’Università di Ginevra e leader dell’esperimento, ha dichiarato in una e-mail che i danni causati dai fulmini solo negli Stati Uniti costano più di 3 miliardi di dollari all’anno.

I fulmini rappresentano anche un pericolo per l’elettronica, comprese le apparecchiature sensibili su aerei commerciali e missili spaziali.

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I lanciatori di solito schierano molti parafulmini in una circonferenza attorno alla torre di lancio. Ma I temporali continuano a essere una preoccupazione per la NASA e l’esercito, che deve affrontare costosi ritardi quando i missili devono essere ritirati dalla piattaforma per ridurre il rischio di un fulmine devastante.

L’esperimento della Svizzera potrebbe aver illustrato il principio dei fulmini a guida laser, ha detto Dwyer, un fisico dell’Università del New Hampshire, “ma siamo molto lontani dall’avere la tecnologia per proteggere tutti dai fulmini”.

Per la maggior parte delle persone, ha osservato, esiste un modo semplice, tradizionale e non tecnologico per ridurre il rischio di fulmini: “Se senti un tuono, entra”.

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