JAV mokslininkai išmoko lazeriais sukelti lietų ir žaibus

Pasak universiteto atstovų, idėja naudoti didelės energijos lazerius krituliams generuoti nėra nauja, tačiau iki šio laiko mokslininkams nepavykdavo sukurti praktiniam naudojimui skirtų tokio tipo lazerių, galinčių veikti dideliu atstumu. Didelės energijos lazerio spindulys realiomis atmosferos sąlygomis generuoja didelį elektronų kiekį, o spinduliavimo procesas toks intensyvus, kad azoto ir deguonies elektronai paverčiami plazma. Dėl to susidariusi plazma slopina spindulio energiją.

Be to, didelės galios lazerio spindulys pasižymi dideliu išsklaidymo koeficientu, todėl jam sklindant atmosfera susidaro savotiški žiedai, „šaudantys“ gijų formos iškrovomis, kurios dar labiau išsklaido centrinio lazerio spindulio energiją. Toks oro jonizacijos procesas vadinamas filamentacija, jis būdingas itin trumpus femtosekundinius impulsus siunčiantiems galingiems lazeriams. Jų spinduliai formuoja „gijas“ arba filamentus, kurie tęsiasi tam tikrą nuotolį, kol dėl oro savybių spindulys išsklaidomas. Filamentas leidžia labai efektyviai generuoti sužadintus elektronus, kurie yra būtini lietui arba žaibui inicijuoti, sakoma universiteto pranešime.

Deja, iki šiol eksperimentai filamentacijos srityje nebuvo labai sėkmingi, nes didelės energijos lazerio pluoštas paprastai išskaidomas į daugybę didelio energijos tankio „gijų“, kurių kryptis, ilgis ir egzistavimo trukmė yra neprognozuojami. Tačiau Arizonos universiteto tyrėjams pavyko rasti būdą, kaip sukurti įvairaus dydžio valdomas „gijas“.

Tam naudojamas mažo intensyvumo platesnis lazerio spindulys, kuris tarsi elektros kabelio apvalkalas apsaugo „gijas“ nuo išsisklaidymo atmosferoje ir tiekia energiją centriniam lazerio spinduliui. Iš pradžių įjungiamas didelės energijos lazeris, „apvilktas“ platesniu mažesnio intensyvumo spinduliu, o po to platesnis spindulys suspaudžiamas, ir „gija“ ima ilgėti. Antrasis žemos energijos spindulys atlieka savotiško energijos kaupėjo paskirtį ir apsaugo nuo chaotiško daugybės filamentų formavimosi. Tokioje sistemoje visa energija sklinda centrine „gija“ ir taip gali įveikti didelį nuotolį.

Pranešama, kad ši technologija suteikia galimybę lazeriu sukelti dirbtinį lietų ar žaibą mažiausiai kelių dešimčių kilometrų atstumu. Tai reiškia, kad pakankamai galingu lazeriu galima kontroliuoti orus sąlyginai didelio ploto teritorijoje, pavyzdžiui, virš didelio miesto.

Arizonos universiteto mokslininkų grupės, vadovaujamos prof. Demetrios Christodoulideso, eksperimentus finansuoja JAV Gynybos departamentas: pasirodo, tokias lazerio „gijas“ teoriškai galima naudoti kaip mikrobangų ar kitokio tipo elektromagnetinės spinduliuotės perdavimo dideliais atstumais būdą. Tai suteikia galimybę kurti galingus spindulinius ginklus, kurie vienu impulsu galėtų dešimčių kilometrų atstumu „iškepti“ priešo ginklų ir ryšio sistemų elektroninines mikroschemas.