De láseres y relámpagos: frustrando a Thor con tecnología

La mayoría de nosotros no pasamos mucho tiempo pensando en los rayos. De vez en cuando escuchamos alguna noticia milagrosa sobre el hombre que acaba de sobrevivir a su cuarto rayo, pero aparte de ese rayo, probablemente no juegue un papel tan importante en su vida cotidiana. A menos que trabaje en la industria aeroespacial, la radio o en una lista sorprendentemente larga de otras industrias que tienen que lidiar con sus efectos devastadores.

Los seres humanos han estado tratando de proteger las cosas de los rayos desde mediados de 1700, cuando Ben Franklin realizó su legendario experimento con cometas. Creó el primer pararrayos, un poste de hierro con una punta de latón. Había especulado que el conductor sacaría la carga de las nubes de tormenta, y estaba en lo cierto. Desde entonces, no se han dado pasos agigantados en el campo del diseño de pararrayos. Todavía son, esencialmente, barras de metal que atraen los rayos y desvían la energía de manera segura hacia la tierra. Tal como lo hizo Ben Franklin por primera vez en la década de 1700, todavía se instalan en los edificios hoy en día para protegerlos de los rayos y hacer un buen trabajo. Si bien esto funciona muy bien para la mayoría de las estructuras, como su casa, por ejemplo, hay ciertas situaciones en las que un poste de metal alto simplemente no funcionará.

A veces, lo que intentas proteger es, bueno, un poste de metal alto. Las torres de radio son excelentes pararrayos, y es difícil garantizar que las nubes elijan descargar sus electrones acumulados en un polo cercano en lugar de la torre misma. El tipo de protección contra rayos que se usa en una torre o antena depende de la aplicación: muchos operadores de radioaficionados usan pararrayos para proteger sus equipos. Estas son pequeñas cajas que actúan como un paso para la línea de alimentación de la antena. Están conectados a tierra directamente y, en caso de que un rayo caiga sobre la antena, están diseñados para proporcionar un camino rápido a tierra por todo ese cargo adicional.

Muchos de nosotros también tenemos instalados sistemas secundarios, por ejemplo, desconexiones automáticas de antena, en caso de que un exceso de energía se "filtre a través" del pararrayos. Todo esto está diseñado para proteger el equipo costoso en la choza, no la antena en sí, que probablemente deba reemplazar después de un rayo directo. ¿Qué pasaría si quisiéramos evitar los rayos por completo?

Bueno, los pararrayos convencionales ayudan. Un sistema de protección contra rayos (LPS) correctamente instalado puede reducir la posibilidad de que una antena o torre sea golpeada al proporcionar muchos objetivos atractivos que el rayo puede alcanzar de manera segura. Los científicos incluso han tratado de encontrar formas de hacer que esos objetivos alternativos sean un poco más atractivos.

A principios de 1900, se pensó que colocar un poco de material radiactivo en la parte superior de la varilla ayudaría a atraer rayos. La idea era que el material radiactivo ionizara parcialmente el aire circundante, haciendo que el área fuera aún más atractiva. Varios países adoptaron su uso en la década de 1970 y pronto descubrieron que, en la práctica, esto no funcionaba tan bien como dictaba la teoría. No hubo una mejora lo suficientemente significativa con respecto a la variedad convencional, especialmente considerando las complicaciones obvias de salud y seguridad que pueden causar las fuentes radiactivas dispersas. Para 1990, muchos países habían prohibido su venta y desde entonces han sido descontinuados.

Radiactivos o no, los sistemas de protección contra rayos pueden volverse voluminosos. Tomemos un aeródromo, por ejemplo. Si queremos proteger los aviones durante el despegue y el aterrizaje, tendríamos que cubrir un área enorme con pararrayos y líneas de tierra... un área enorme que se vuelve intransitable para los aviones, por razones obvias.

Un artículo publicado recientemente puede ser capaz de proporcionar una alternativa. Detalla el proyecto Laser Lightning Rod (LLR) que tiene como objetivo, como su nombre indica, crear pararrayos a partir de columnas de luz. Esencialmente, un láser extremadamente poderoso apunta al cielo, cruzando un pararrayos convencional en el camino. El rayo ioniza el aire dentro de su volumen, creando una especie de "cable" que guía los rayos hacia el pararrayos. El equipo de LLR ha propuesto el sistema para proteger edificios, cohetes y aeropuertos, e incluso ha especulado que se podría usar una serie de láseres alrededor de un aeropuerto para proteger un área grande (y los láseres, por supuesto, podrían apagarse selectivamente). cuando se acerca un avión). El láser en cuestión es un sistema complejo, sembrado por ráfagas de un emisor construido por la corporación TRUMPF. El haz se amplifica a alrededor de 800 W, pulsando a 1 kHz y cada ráfaga dura alrededor de 1 ps. No se da la potencia máxima absoluta del sistema, pero Jean-Pierre Wolf, el líder del equipo, le dijo a CNN que "un solo pulso en la potencia máxima es igual al producido por todas las centrales nucleares del mundo", lo que suena como puede que sea una ligera exageración, pero no pude encontrar una cifra exacta en el periódico.

El equipo ha construido un prototipo del sistema, que desplegaron en una torre de comunicaciones en la cima de Säntis, la montaña más alta de los Alpes suizos. Como era de esperar, la estructura de metal de altura en la cima de la montaña más alta de la región no es ajena a los rayos. De hecho, en un año promedio es golpeado aproximadamente 100 veces.

El equipo de LLR transportó la asombrosa cantidad de 29 toneladas de materiales y equipos hasta la cima de la montaña (¿le suena un poco familiar? Consulte este reciente Hacker Challenge en Twitter). Después de unas dos semanas de configuración y pruebas, el láser estaba listo para funcionar. A mediados de julio, comenzó la primera serie de experimentos, y el equipo espera tener algunos números para procesar cuando finalicen las pruebas en algún momento de septiembre. Mientras tanto, solo esperan un clima desagradable.

Los láseres de alta potencia pueden ser un poco excesivos para la gran mayoría de las necesidades de protección contra rayos de hoy en día (a menos que esté construyendo la choza de radioaficionados más segura del mundo, tenga millones de dólares y pueda convencer a su gobierno local para que le permita disparar láseres en el lugar). sky) pero esta investigación es indiscutiblemente interesante. Después de todo, ¿hay algo que no sea instantáneamente más genial cuando arrojas láseres a la mezcla? ¡Incluso hemos visto faros láser! Al igual que con muchas tecnologías nuevas, estaremos observando esta de cerca (con la protección ocular de seguridad láser adecuada, por supuesto) y esperando el día en que, en lugar de sonar como algo salido de una Matriz de Control del Clima en Star Trek, se convierte en un sistema de protección contra rayos viable y tal vez incluso ubicuo.