دستور نيوز
التكنولوجيا المستخدمة لحمايتنا من واحدة من أخطر الظواهر الطبيعية لم تتغير كثيرًا منذ أكثر من 270 عامًا. لكن فريقًا من العلماء الأوروبيين يعتقدون أنهم نجحوا في إبعاد ضربات الصواعق في سويسرا عن جبل باستخدام أشعة الليزر. البرق ظاهرة طبيعية قوية للغاية ومثيرة للإعجاب ، ولكنها قد تكون أيضًا مميتة. قدرت دراسة أجريت عام 2019 أن البرق يقتل ما يصل إلى 24000 شخص سنويًا في جميع أنحاء العالم. في عام 2020 ، تسبب البرق والبرق في أضرار بقيمة 2 مليار دولار للمنازل والمتاجر ومباني الشركات في الولايات المتحدة وحدها ، وفقًا لمعهد تأمين المعلومات الأمريكي. ظلت حقيقة أن التكنولوجيا المستخدمة في التعامل مع البرق على حالها إلى حد كبير منذ أن اخترع بنجامين فرانكلين عمود الصواعق (قضيب معدني متصل بجزء مكشوف من مبنى أو هيكل مرتفع آخر لصرف البرق إلى الأرض دون التسبب في ضرر) في عام 1752 يعني أنه حتى وقت قريب ، كان هناك أمل ضئيل في إيجاد طريقة لتقليل مقدار الضرر الناجم عن البرق بسرعة.
كانت التكنولوجيا المستخدمة للحماية من أضرار البرق هي نفسها منذ القرن الثامن عشر ، لكن فريقًا من العلماء الأوروبيين أظهر مؤخرًا أنه قد تكون هناك طريقة “لترويض” البرق باستخدام الليزر. انحراف المسار باستخدام الليزر في أعلى جبل سويسري ، نجح عمود LLR في تحويل صواعق البرق إلى عشرات الأمتار. منذ عام 2021 ، قامت مجموعة علمية من جامعة جنيف وإيكول بوليتكنيك ومقرها باريس بتجربة هذا الإنجاز في أربع مناسبات ، لكن النتائج نُشرت هذا الشهر في مجلة Nature Photonics. قضبان الصواعق الفيزيائية هي صواري معدنية متصلة بالأرض تمتص وتشتت الشحنة الكهربائية. لكن من الواضح أن الأمر ليس بهذه البساطة ، فهناك مشكلة ؛ وهي أن أعمدة البرق تحمي مساحة نصف قطرها من ارتفاع العمود أو أقل بقليل منها. أوضح أوريلين هوارد ، عالم الفيزياء في مدرسة البوليتكنيك وأحد العلماء المشاركين في المشروع ، لبي بي سي: “هذا يعني أن عمودًا يبلغ ارتفاعه 10 أمتار سيحمي منطقة نصف قطرها 10 أمتار”. ويضيف: “لكن هناك حدًا لمقدار الارتفاع الذي يمكن أن يصل إليه عمود البرق ، لذا فإن هذه التكنولوجيا محدودة ومقيدة عندما نتحدث عن تطبيقها في مواقع حساسة مثل المطارات أو المحطات النووية”. يمكن لليزر أن يمتد أعلى بكثير من أعمدة البرق ، لذلك من الناحية النظرية سوف يوسع بشكل كبير المناطق المحمية على الأرض. يقول هوارد: “أعتقد أنه باستخدام الليزر على ارتفاع عالٍ جدًا يمكننا على الأرجح حماية منطقة تبلغ عدة مئات من الأمتار المربعة أو حتى كيلومتر مربع”.
باستخدام الهواء كناقل ولكن كيف يعمل هذا النظام؟ بالإضافة إلى إشعاع أشعة الضوء التي يمكن أن تكون شديدة بما يكفي لاختراق حتى المواد شديدة الصلابة ، فإن الليزر لديه أيضًا القدرة على العمل كقضيب صواعق “افتراضي”. تمكن العلماء من الاستفادة منه بجعل الهواء موصلًا للكهرباء. “الليزر عالي الطاقة ينبعث منه ضوء شديد ، مما يؤين جزيئات الأكسجين والنيتروجين في الهواء (عملية تحويل ذرة أو جزيء أو مادة ، عادةً عن طريق إزالة إلكترون واحد أو أكثر) ، مما يجعل الهواء موصلًا كهربائيًا ، هوارد يقول. اختار العلماء قمة سانتيس ، وهو جبل سويسري يبلغ ارتفاعه 2500 متر ، كموقع اختبار ، حيث تم استخدام الموقع بالفعل كنقطة مراقبة البرق. تضم القمة أيضًا برجًا تابعًا لشركة اتصالات – وهو مزود بمانع الصواعق – وهو أحد أكثر المنشآت تضررًا من الصواعق في أوروبا. بين يونيو وسبتمبر 2021 ، جمع العلماء بيانات عن ضربات البرق التي ضربت البرج باستخدام كاميرات عالية السرعة.
يقوم الليزر بتسخين الجسيمات في الهواء ، مما يجعلها موصلة للكهرباء. بعد قضاء عام في تحليل النتائج ، وجد العلماء أن الليزر يوجه صواعق البرق على بعد 60 مترًا من البرج قبل أن يضرب الهيكل في جميع المناسبات الأربع التي أطلق فيها الشعاع. اعترف هوارد “لقد كانت نتيجة مذهلة والشيء الأكثر إثارة في مسيرتي العلمية حتى الآن”. ولكن هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به قبل أن نتمكن ببساطة من البدء في إطلاق أشعة الليزر في السماء والتخلص من قضبان الصواعق الحالية. سيتعين على الباحثين معرفة ما إذا كان بإمكان الليزر توجيه الضوء لمسافات أطول ، على سبيل المثال. المزيد من البرق في الأفق يقول هوارد إن الفريق يحتاج إلى إجراء المزيد من الاختبارات لتقييم الفعالية الحقيقية للتكنولوجيا الجديدة. وأضاف الفيزيائي الفرنسي: “ومع ذلك ، فقد أظهرنا أنه يمكننا تطبيق الأمر في الممارسة العملية ، بينما كان يعتقد أنه لا ينطبق إلا في الاختبارات المعملية. في الماضي ، عندما اقترح العلماء استخدام الليزر كقضيب مانع للصواعق ، قيل لهم إن ذلك غير ممكن “.
بنجامين فرانكلين
“ما تغير هو أن الليزر أصبح أكثر قوة وفعالية ويسمح لنا بإجراء تجارب مثل هذه.” قبل بضعة عقود ، كان بإمكان أقوى أنواع الليزر إصدار أشعة ضوئية 10 مرات في الثانية. أما بالنسبة لجهاز الليزر الذي تم استخدامه في سويسرا عام 2021 ، فيمكنه إطلاق أشعة ضوئية 1000 مرة في الثانية. وسعر هذه التكنولوجيا باهظ ، حيث يصل إلى 2 مليار دولار ، بحسب هوارد. وبالنظر إلى الدراسات التي تتنبأ بأن تغير المناخ قد يؤدي إلى المزيد من الصواعق حول العالم ، فهناك حاجة ملحة لبدائل لاختراع بنجامين فرانكلين الذي مضى عليه ما يقرب من ثلاثة قرون. ويخلص الفيزيائي الفرنسي إلى أن “هذه التنبؤات تشكل سببًا أكثر أهمية لنا حتى نكون مستعدين للتعامل مع هذه الظاهرة الجميلة والمدمرة التي تؤثر على الناس في جميع أنحاء العالم”.
البرق: هل يستطيع العلماء حقًا ترويضه باستخدام الليزر؟
– الدستور نيوز