Лазерна гармата може викликати дощі та грози

Вчені знайшли спосіб використовувати лазер «2 в 1» для того, щоб викликати дощі і блискавки. У перспективі інноваційна лазерна установка дозволить керувати кліматом на великій відстані.

Можливо, приказка «всі скаржаться на погоду, але ніхто нічого з цим не може зробити» в недалекому майбутньому застаріє завдяки розробці дослідників з Університету Арізони. Вони знайшли спосіб використовувати подвійний лазерний промінь для конденсації статично заряджених частинок в хмарах, що призводить до утворення дощу та блискавок.

Власне ідея застосування високоенергетичного лазера для провокування випадання дощів не нова. Проте до цих пір вченим не вдалося створити установку з великою дальністю дії, яку можна застосовувати на практиці. Проблема в тому, що лазерний промінь великої потужності веде себе не так, як яскравий низькоенергетичний промінь лазерної указки. Потужне лазерне випромінювання має властивість саморуйнування в атмосферних умовах. При проходженні високоенергетичного променя в атмосфері утворюється велика кількість електронів, причому цей процес настільки інтенсивний, що електрони азоту і кисню перетворюються на плазму.

У результаті утворення плазма «з’їдає» енергію променя. Крім того, в потужному випромінюванні показник заломлення середовища зростає, і на межі лазерного променя пучки випромінювання переломлюються і відхиляються. У результаті утворюються своєрідні кільця, які вистрілюють блискавки – «нитки», які ще більше розсіюють енергію центрального лазерного променя. Цей процес іонізіаціі повітряного середовища називається філаментацією і спостерігається у потужних лазерів з надкоротких фемтосекундними імпульсами.

Лазерне випромінювання потужних лазерів викликає утворення «нитки» або філамента, яка тягнеться на деяку відстань, поки властивості повітря не призводять до розсіювання лазерного випромінювання. Філамент дозволяє дуже ефективно створювати збуджені електрони, які необхідні для початку дощу і блискавок.

Явище філаментаціі було передбачене більше 50 років тому. З ним пов’язували великі надії в області передачі лазерної енергії на великі відстані. На жаль, до цих пір експерименти в цій області не приносили особливих успіхів, оскільки лазерний пучок високої потужності зазвичай розпадається на безліч ниток з високою щільністю енергії, але з непередбачуваним напрямком, довжиною і часом існування. Можливо, саме вченим з Університету Арізони вдалося наблизитися до вирішення даної проблеми.

Досі створення достатньо протяжної керованої нитки було неможливим, але вчені з Університету Арізони розробили нову технологію, яка, теоретично, дозволяє зробити нитку якої завгодної довжини. Суть ноу-хау полягає у використанні більш широкого лазерного променя низької інтенсивності, який, як оболонка електрокабеля, захищає нитку від розсіювання в атмосфері і живить енергією центральний лазерний промінь.

Процес виглядає наступним чином: спочатку включається високоенергетичний лазер, «закутаний» в широкий менш інтенсивний промінь, а потім широкий промінь стискається, і нитка витягується в довжину. Другий (низькоенергетичний) пучок виконує роль своєрідного накопичувача енергії, який підтримує потужний центральний промінь і запобігає хаотичному утворенню безлічі філаментів. У результаті вся енергія тече по центральній «нитці» і може долати велику відстань.

Верхнє зображення показує довжину звичайного високоенергетичного променя, який утворює швидко розсіюваний плазмовий канал. На нижньому малюнку промінь знаходиться в «оболонці» іншого, менш потужного променя, і завдяки цьому поширюється далі

Нова технологія, теоретично, дозволяє викликати дощ або блискавки з відстані, принаймні, в десятки кілометрів. Це означає, що досить потужна лазерна установка зможе контролювати погоду на досить великій території, наприклад в межах великого міста.

В даний час в лабораторії продемонстрована працездатність нової технології: довжину філамента вдалося збільшити з 25 см до 210 см. Вчені працюють над новою установкою, яка дозволить збільшити довжину нитки ще більше: за розрахунками до 50 м. Надалі, за словами наукового керівника проекту професора Деметроса Хрістодулідеса (Demetrios Christodoulides), планується наростити дальність до сотень метрів і більше.

Не випадково роботу аризонських вчених фінансує Пентагон, адже теоретично лазерні «нитки» можна використовувати для передачі на значні відстані великої кількості будь-якого електромагнітного випромінювання, наприклад мікроволонового. Простіше кажучи, стає можливим створення потужної енергетичної зброї, здатної одним імпульсом з відстані в десятки кілометрів, наприклад, дотла випалити електроніку бронемашини. Військові оцінили перспективність даної роботи досить високо, виділивши на початковий етап роботи грант у розмірі $ 7,5 млн.