Física / Ciencias de la Atmósfera

Un sistema de pulsos láser funciona como un “escudo” contra los rayos

Mejora notablemente la protección contra los rayos en medio de una tormenta: el dispositivo “captura” los rayos antes que impacten, creando canales de aire ionizado que los desvían hacia puntos seguros en la tierra

Pruebas realizadas sobre la nueva tecnología en la cima del Monte Säntis, en Suiza.

Pruebas realizadas sobre la nueva tecnología en la cima del Monte Säntis, en Suiza. / Créditos: Xavier Ravinet - Universidad de Ginebra (UNIGE).

Pablo Javier Piacente

Una nueva tecnología promete reemplazar a los históricos pararrayos creados por Benjamin Franklin en 1752, que aún hoy siguen siendo la alternativa más segura contra estas descargas eléctricas naturales: ahora, los investigadores han probado experimentalmente con éxito un dispositivo de pulsos láser para desviar rayos, que crea una especie de “escudo” invisible utilizando el aire como conductor de electricidad. De esta forma, los rayos son capturados varios metros por encima de los pararrayos tradicionales y redirigidos hacia puntos seguros en tierra.

Un consorcio europeo liderado por la Universidad de Ginebra (UNIGE), ha logrado guiar un rayo utilizando un láser de alta potencia instalado en la cima del monte Säntis, en Suiza. El experimento es la primera demostración experimental de rayos guiados por láser, una tecnología que se ha estado trabajando en las últimas dos décadas. La innovación podría derivar en un sistema de protección más eficaz contra rayos basado en dispositivos láser, destinado a aeropuertos, plataformas de lanzamiento o grandes infraestructuras.

La necesidad de un sistema de protección más eficiente

El rayo es un fenómenos atmosférico que produce una poderosa descarga natural de electricidad estática, generada durante una tormenta eléctrica y ligada a un pulso electromagnético. La descarga eléctrica es acompañada por el relámpago, que es la emisión de luz que puede apreciarse a simple vista. En promedio, los rayos presentan una longitud de unos 1.500 metros y pueden alcanzar una velocidad de 200.000 kilómetros por hora.

Según una nota prensa, los rayos causan cada año hasta 24.000 muertes en todo el planeta, junto a la destrucción generalizada y las pérdidas económicas y de infraestructuras derivadas de incendios forestales, cortes de energía o rayos que impactan directamente contra las construcciones. Frente a esto, los clásicos pararrayos creados por Benjamin Franklin en el siglo XVIII parecen ser una protección insuficiente: son postes de metal de un metro de largo anclados al suelo. Funcionan mediante la conductividad del metal, que atrae los rayos y deriva esa electricidad de manera segura a la tierra. Sin embargo, el área protegida por un pararrayos tradicional está limitada por su altura.

Para proteger grandes áreas o extensiones, como por ejemplo un aeropuerto, se necesitarían pararrayos de un kilómetro o cientos de metros de alto, algo claramente inviable. Para superar este escollo, los científicos e investigadores de diferentes instituciones europeas agrupadas en un consorcio desarrollaron una nueva tecnología anti-rayos, basada en un dispositivo láser denominado Laser Lightning Rod o LLR.

Video: investigadores europeos han logrado guiar un rayo utilizando un láser de alta potencia, instalado en la cima del Monte Säntis, en Suiza. Créditos: Universidad de Ginebra (UNIGE) / YouTube.

Un “escudo” invisible en el aire

En un nuevo estudio, publicado recientemente en la revista Nature Photonics, confirmaron el éxito de la tecnología en una prueba experimental realizada en el monte Säntis, en Suiza. En ese lugar, instalaron un potente láser infrarrojo junto a una torre de telecomunicaciones con un pararrayos. En las pruebas se demostró que el sistema detiene los rayos a una altura mucho mayor a la que alcanza el pararrayos tradicional, extendiendo notablemente de esta forma el área de protección.

¿Cómo funciona este dispositivo? Cuando se emiten a la atmósfera pulsos de láser de muy alta potencia, se forman filamentos de luz muy intensa en el interior del haz. Dichos filamentos ionizan las moléculas de nitrógeno y oxígeno en el aire, que luego liberan electrones que pueden moverse libremente. El aire ionizado, llamado “plasma”, se convierte en conductor eléctrico. De esta manera, cuando el sistema entra en acción crea una especie de “escudo” en todo el sector, capturando los rayos en el cielo y conduciéndolos con seguridad hacia estructuras ubicadas en la tierra. 

El análisis de datos y los registros obtenidos con dos cámaras de alta velocidad demostraron que el LLR, a diferencia de otros láseres, funciona incluso en condiciones climáticas extremadamente complejas, como la niebla. Anteriormente, este resultado solo se había observado en el laboratorio: ahora, los científicos buscarán aumentar aún más la altura de acción del láser, con el objetivo final de extender la función protectora de un pararrayos de 10 metros de altura hasta los 500 metros.

Referencia

Laser-guided lightning. Aurélien Houard et al. Nature Photonics (2023). DOI:https://doi.org/10.1038/s41566-022-01139-z