Con un potente rayo láser desvían por primera vez los rayos en una tormenta

Desde el año 1752, hace 271 años, la principal protección de los edificios y de las personas que los habitan frente a las tormentas eléctricas y las potentes descargas de rayos, solamente había sido el pararrayos de Benjamin Franklin.

En ese momento el científico experimentó volar una cometa con una llave adjunta durante una tormenta, sin saber que esto seguiría siendo lo último en tecnología siglos después, al demostrar que las nubes están cargadas de electricidad y atraen una descarga.

Aunque el hallazgo tiene bastante de mito, lo cierto es que sus experimentos dieron lugar a la instalación de varillas metálicas en los tejados para proteger los edificios y las vidas de las personas. Las barras metálicas sobre los edificios atrapan los rayos y los conducen a tierra para neutralizarlos y han salvado desde entonces miles de vidas.

Ahora, un grupo de científicos lograron desarrollar un potente rayo láser, proyectado hacia el cielo, capaz de desviar los rayos de una tormenta, una tecnología única en el mundo en la protección de una infraestructura. Este es el avance más significativo en lo relacionado con las tormentas eléctricas en casi tres siglos y que logra dominar con fuerza a la naturaleza.

¿Cómo se hizo?

28 investigadores lograron desarrollar este importante avance. La revista ‘Nature Photonics’ publicó los resultados del trabajo realizado en el monte Säntis, que supera los 2.500 metros de altitud en los Alpes suizos. El rayo láser dirigido al cielo es capaz de atraer y reconducir los rayos de las tormentas, generando una especie de pararrayos virtual.

El dispositivo es capaz de disparar un millar de pulsos láser ultracortos cada segundo para generar un canal ionizado, denominado filamento láser, que conduce el rayo hasta la atmósfera al crear una ruta preferente para la descarga, alejada de emplazamientos vulnerables.

“Al disparar mil pulsos láser por segundo hacia las nubes, podemos descargar el rayo con seguridad y lograr que el mundo esté un poco más a salvo”, indica Clemens Herkommer, ingeniero de TRUMPF Scientific Lasers, socio del proyecto LLR (Laser Lightning Rod o Pararrayos Laser) y coautor de la investigación.

Según sostienen los autores del consorcio internacional que firman esta investigación, sus resultados podrían ser aplicados para proteger infraestructuras críticas y sensibles a las tormentas eléctricas, como aeropuertos, plantas energéticas o plataformas de lanzamiento de misiones espaciales.

Cabe mencionar que hasta la década de los 2000 no existían láseres capaces de ionizar el aire, primero a la escala que requiere un laboratorio, y posteriormente, en instalaciones específicas. El primer experimento de estas características se realizó en Berlín con un simulador de rayos en 2002. Fue ahí cuando los investigadores se dieron cuenta de que, ajustando los parámetros, podían guiar la descarga entre dos electrodos.

Potente láser

Los mástiles metálicos que se utilizan en la actualidad para desviar los rayos solo protegen de los efectos directos del impacto, además al atraer la descarga eléctrica pueden tener efectos colaterales graves, como la interferencia electromagnética y el aumento de la tensión en dispositivos y electrodomésticos.

Por eso, el proyecto Laser Lightning Rod (LLR) pretende ser el primer paso para desarrollar nuevos métodos de protección en infraestructuras críticas. En una zona de especial actividad tormentosa, los científicos registraron en poco tiempo cuatro descargas de rayos desviadas con este sistema.

“Uno de los impactos fue grabado directamente por cámaras de alta velocidad, lo que sirvió para demostrar que seguía la trayectoria del láser durante más de 50 metros. Además, otras tecnologías corroboraron el éxito, a través de la detección de ráfagas de rayos X en el momento de los impactos y de ondas electromagnéticas de alta frecuencia”, dice el estudio.

El dispositivo tiene el tamaño de un vehículo familiar grande y se probó junto a una antena de telecomunicaciones de 123 metros de altura. “Es una torre que presenta la ventaja de ser impactada por rayos un centenar de veces al año y nos permite saber cuánta carga se transfiere desde la nube hasta la tierra”, comenta Marcos Rubinstein, físico de la Universidad de Ciencias Aplicadas de Lausana y también firmante del trabajo.

Los rayos son uno de los fenómenos naturales más violentos sobre la superficie terrestre, ya que en un instante generan millones de voltios, cientos de miles de amperios y temperaturas de decenas de miles de grados. Influir en ese evento y guiarlo utilizando un láser de muy alta potencia era una idea verdaderamente impensable.

Sin embargo, los resultados de las pruebas arrojan que, durante más de seis horas de operación (378 minutos) en el transcurso de tormentas eléctricas detectadas a tres kilómetros de la cima del Säntis, el láser desvió el curso de cuatro descargas de rayos hacia arriba.

Los autores concluyen que, aunque “se necesitan más campañas y trabajos teóricos”, sus hallazgos amplían la comprensión actual de la física láser en la atmósfera y pueden ayudar en el desarrollo de nuevas estrategias de protección contra rayos de personas e infraestructuras críticas.

El siguiente paso consistirá en aumentar la longitud y la conductividad del canal de plasma guía y obtener más estadísticas para cuantificar con precisión el efecto del láser.