Cientistas orientam raios com raios laser pela primeira vez

Jun 29, 2023

Pára-raios têm sido usados ​​para guiar relâmpagos por séculos, mas agora os cientistas demonstraram algo um pouco mais avançado do que um simples bastão de metal. Foi demonstrado que irradiar um laser de alta potência para o céu desvia raios, o que pode levar a pára-raios de laser que protegem uma área mais ampla de ataques perigosos.

O raio é um dos eventos naturais mais energéticos, liberando milhões de volts em frações de segundo. É claro que isso pode ser destrutivo, danificando edifícios, cortando energia, iniciando incêndios e causando ferimentos e mortes.

Durante séculos, nossa melhor defesa contra raios foi o pára-raios, um simples bastão de metal preso a prédios altos que atrai a eletricidade e a guia com segurança até o solo. Mas eles têm alcance limitado - um pára-raios de 10 m (33 pés) pode proteger uma área de apenas 10 m ao seu redor. Para proteger um edifício tão grande quanto um aeroporto ou um parque eólico, seriam necessários pára-raios inviáveis.

Agora, pesquisadores na Europa demonstraram um novo sistema mais eficaz. O Laser Lightning Rod (LLR) envolve, como o nome sugere, irradiar um laser para as nuvens durante uma tempestade para criar um caminho de menor resistência para a passagem da eletricidade. E pode se estender muito mais do que um pára-raios.

"Quando pulsos de laser de alta potência são emitidos na atmosfera, filamentos de luz muito intensa se formam dentro do feixe", disse Jean-Pierre Wolf, último autor do estudo. "Esses filamentos ionizam as moléculas de nitrogênio e oxigênio presentes no ar, que então liberam elétrons livres para se movimentar. Esse ar ionizado, chamado 'plasma', torna-se um condutor elétrico."

Para demonstrar o conceito, os cientistas desenvolveram um novo sistema de laser com potência média de 1 kW, pulsando cerca de 1.000 vezes por segundo enquanto libera um Joule de energia por pulso. Esta foi montada no cume de Säntis, nos Alpes Suíços, perto de uma torre que atrai cerca de 100 relâmpagos todos os anos.

Entre junho e setembro de 2021, a equipe testou o sistema durante as tempestades que atingiram a região. O laser foi irradiado para o céu perto do topo da torre, para tentar atrair o raio para o feixe antes que atingisse o pára-raios regular da torre. Durante aquele verão, quatro relâmpagos atingiram a torre enquanto o laser estava ligado e, com certeza, entortou o parafuso.

"Descobrimos, desde o primeiro raio laser, que a descarga poderia seguir o feixe por quase 60 m (197 pés) antes de atingir a torre, aumentando assim o raio da superfície de proteção de 120 m para 180 m (394 a 590 pés )", disse Lobo.

A ideia de usar lasers como pára-raios existe há muito tempo e se mostrou promissora em experimentos de laboratório, mas a equipe diz que esta é a primeira vez que isso é demonstrado no mundo real. Outros cientistas propuseram que os feixes tratores de grafeno poderiam fazer o trabalho ainda melhor, mas isso exigiria configurações mais complexas.

O objetivo final do projeto LLR é usar um laser para estender a influência de um pára-raios de 10 m em 500 m (1.640 pés), diz a equipe.

A pesquisa foi publicada na revista Nature Photonics. A equipe descreve o trabalho no vídeo abaixo.

Fonte: UNIGE See More