Trước đây, các nhà khoa học đã sử dụng tia laser để tạo ra điện trong phòng thí nghiệm. Nhưng các nhà nghiên cứu hiện đã đưa ra bằng chứng đầu tiên về việc tia laser cũng có thể hoạt động trong các cơn bão trong thế giới thực. Các bài kiểm tra của họ diễn ra trên một đỉnh núi của Thụy Sĩ. Họ nói một ngày nào đó, tia laser sẽ đem lại hiệu quả tốt hơn cho việc chống sét.
Công nghệ chống sét phổ biến nhất hiện nay là cột thu lôi: một cột kim loại từ mặt đất. Bởi vì kim loại dẫn điện, cho nên nó sẽ thu hút những tia sét có thể tấn công các tòa nhà hoặc người ở gần đó. Sau đó, cột thu lôi sẽ dẫn dòng điện đó xuống đất một cách an toàn. Tuy nhiên, khu vực được che chắn bởi cột thu lôi sẽ bị giới hạn bởi chiều cao của cột.
Aurélien Houard, nhà vật lý tại Institut Polytechnique de Paris, Pháp nói: “Nếu bạn muốn bảo vệ một số cơ sở hạ tầng lớn, như sân bay hoặc bệ phóng tên lửa hoặc trang trại gió… thì bạn sẽ cần một cột thu lôi có kích thước hàng km hoặc hàng trăm mét”.
Việc xây dựng một thanh kim loại cao 1km sẽ rất khó khăn. Nhưng một tia laser có thể đạt được độ cao đó. Nó có thể đánh bật những tia sét ở xa khỏi bầu trời và dẫn chúng xuống các thanh kim loại trên mặt đất. Vào năm 2021, một nhóm các nhà nghiên cứu, trong đó có Houard, đã thử nghiệm ý tưởng này trên đỉnh núi Säntis ở Thụy Sĩ.
Cột thu lôi laser
Nhóm đã thiết lập một tia laser công suất cao gần một tòa tháp được sử dụng cho viễn thông. Tòa tháp đó bị nghiêng bởi một cột thu lôi bị sét đánh khoảng 100 lần mỗi năm. Tia laser được chiếu lên bầu trời trong cơn giông bão trong tổng thời gian khoảng sáu giờ.
Tia laser phát ra những chùm ánh sáng hồng ngoại cực mạnh vào các đám mây 1.000 lần mỗi giây. Chuỗi xung ánh sáng tách các electron ra khỏi các phân tử không khí. Nó cũng đánh bật một số phân tử không khí ra khỏi đường đi của nó. Điều này tạo ra một kênh plasma tích điện, mật độ thấp. Sự kết hợp của các hiệu ứng giúp dòng điện dễ dàng chạy dọc theo chùm tia laser. Điều này tạo ra một đường đi ít cản sét nhất trên bầu trời.
Nhóm của Houard đã điều chỉnh tia laser của họ để nó tạo thành đường dẫn điện ngay phía trên đỉnh tháp. Điều đó cho phép cột thu lôi của tòa tháp bắt được một tia sét bị tia laser chặn lại trước khi nó có thể lao thẳng xuống thiết bị laser.
Tòa tháp đã bị sét đánh bốn lần khi tia laser đang bật. Một trong những lần đó đã xảy ra trên bầu trời khá rõ ràng. Do đó, hai máy ảnh tốc độ cao đã có thể ghi lại sự kiện này. Những hình ảnh đó cho thấy những tia sét chạy ngoằn ngoèo từ những đám mây và đi theo tia laser khoảng 50m về phía tòa tháp.
Các nhà nghiên cứu cũng muốn theo dõi đường đi của ba tia sét mà họ không chụp được trên máy ảnh. Để làm điều này, họ đã xem xét các sóng vô tuyến phát ra từ các vụ sét đánh. Những sóng vô tuyến cho thấy ba tia sét đó cũng theo sát đường đi của tia laser.
Kiểm soát thời tiết trong thế giới thực?
Howard Milchberg, một nhà vật lý tại Đại học Maryland ở College Park, người không tham gia vào thí nghiệm này cho biết: “Thí nghiệm này là một thành tựu thực sự. Mọi người đã cố gắng làm điều này trong nhiều năm”.
Mục tiêu chính của việc bẻ cong tia sét là giúp cho việc chống lại nó, Milchberg nói. Nhưng nếu các nhà khoa học thực sự giỏi trong việc kéo các tia sét ra khỏi bầu trời, thì cũng có thể có những ứng dụng khác. Ông nói: “Nó thậm chí có thể hữu ích để sạc mọi thứ. Hãy tưởng tượng rằng: cắm vào một cơn giông như một cục pin”.
Robert Holzworth, một nhà khoa học về khí quyển và không gian tại Đại học Washington ở Seattle, thận trọng hơn khi tưởng tượng khả năng kiểm soát các cơn bão sét trong tương lai. Trong thí nghiệm này, “họ chỉ cho thấy chiều dài cho việc dẫn hướng là 50 mét. Và hầu hết các kênh sét đều dài hàng km”. Vì vậy, việc mở rộng quy mô hệ thống laser để có phạm vi tiếp cận hữu ích, dài hàng km có thể mất rất nhiều công sức.
Houard lưu ý điều đó sẽ đòi hỏi một tia laser năng lượng cao hơn. Đây là bước đầu tiên cho việc hướng tới cột thu lôi dài hàng km.
Mỹ Linh