Điều khiển sét bằng tia laser khổng lồ

Các nhà nghiên cứu đến từ Đại học Geneva mang máy phát laser khổng lồ tới đỉnh núi để bắn lên trời, hoạt động như cột thu lôi công nghệ cao.

Máy phát tia laser trên đỉnh núi Säntis.

Nhóm nghiên cứu đứng đầu là Jean-Pierre Wolf, nhà vật lý người Thụy Sĩ có hơn 20 năm kinh nghiệm làm việc với tia laser, đặc biệt quan tâm tới điều khiển thời tiết. Tia laser tạo ra chùm ánh sáng hẹp mang năng lượng cao. Ứng dụng của laser rất đa dạng, từ cắt kim cương tới phẫu thuật và đọc mã vạch. Wolf cho rằng laser có thể bảo vệ con người trước sấm sét.

Wolf đang lãnh đạo liên minh bao gồm các trường đại học ở Paris và Lausanne, cũng như nhà sản xuất tên lửa ArianeGroup và hãng sản xuất laser, công ty công nghệ cao Trumpf của Đức. Sau một năm trì hoãn do đại dịch, máy laser được chuyển tới đỉnh Säntis, ngọn núi thuộc dãy Alps của Thụy Sĩ với độ cao 2.500 m. "Đây là một trong vài nơi ở châu Âu có sét đánh thường xuyên nhất", Wolf giải thích. "Có một tháp truyền tín hiệu vô tuyến ở đó bị sét đánh 100 - 400 lần mỗi năm. Đó là một nơi lý tưởng để tiến hành thí nghiệm mới của chúng tôi".

Sét hình thành khi không khí hỗn loạn bên trong đám mây giông khiến tinh thể băng và nước va đập dữ dội, làm electron tách khỏi nguyên tử, tạo ra những vùng riêng biệt với điện tích trái dấu. Các trường điện này có thể trở nên rất mạnh. Do điện tích trái dấu hút nhau, chúng có thể kết nối thông qua phóng điện dưới dạng sét. Máy laser mô phỏng và tăng cường tình huống trong tự nhiên bằng cách tạo một trường điện mạnh đến mức trực tiếp tách electron khỏi nguyên tử, hình thành điện tích trái dấu cần thiết để sét xuất hiện.

Ý tưởng của nhóm nghiên cứu là khiến các đám mây phóng sét trong tầm kiểm soát. Chùm ánh sáng laser sẽ chạy dọc tháp truyền tín hiệu vô tuyến cao hơn 120 m. Cột thu lôi truyền thống chỉ có thể bảo vệ một khu vực hạn chế trên mặt đất, bất kể chúng được xây cao tới đâu. Tuy nhiên, Wolf hy vọng máy laser sẽ giúp bảo vệ khu vực rộng lớn hơn. Theo lý thuyết, máy laser có thể đóng vai trò như cột thu lôi và thúc đẩy tạo thêm sét. "Điều đó có nghĩa chúng tôi sẽ làm đám mây giông yếu đi, giảm bớt điện thế của nó, ngăn sét đánh xuống khu vực xung quanh", Wolf nói.

Ứng dụng thực tế gần gũi nhất của công nghệ là bảo vệ tên lửa như tên lửa chở vệ tinh lên quỹ đạo trong lúc phóng và tại sân bay. Nhu cầu chống sét rất lớn và chi phí liên quan tới sét đánh, đặc biệt từ gián đoạn giao thông, có thể lên tới hàng tỷ USD mỗi năm chỉ tính riêng ở Mỹ. Nghiên cứu cũng chỉ ra số lượng sét ngày càng tăng có thể là hệ quả của biến đổi khí hậu.

Ủy ban châu Âu đang tài trợ cho dự án thông qua sáng kiến hỗ trợ nghiên cứu khoa học ở giai đoạn đầu. Trên toàn thế giới, sét cướp đi sinh mạng của 6.000 - 24.000 người mỗi năm, gây thiệt hại hàng tỷ USD cho thiết bị điện tử và cơ sở hạ tầng. Dự án sẽ góp phần giúp giao thông hàng không an toàn hơn và giảm trì hoãn bay do giông bão mạnh.

Máy laser sẽ sử dụng điện từ cơ sở ăngten và được tháo rời để đưa lên đỉnh núi trong hoạt động vận chuyển phức tạp gồm nhiều chuyến đi bằng xe cáp và trực thăng. "Đó là một máy phát laser khổng lồ nên đòi hỏi xe tải lớn để vận chuyển và các module được lắp ráp tại chỗ", Wolf chia sẻ.

Dự án sử dụng tổng cộng 29 tấn vật liệu, trong đó có 18 tấn bê tông khối để cố định trụ laser với đế do sức gió trên đỉnh núi lên tới 193 km/h. Quá trình lắp ráp kéo dài hai tuần và máy laser đã sẵn sàng để hoạt động. Cỗ máy bắn laser 1.000 lần mỗi giây và mạnh tới mức một xung ở công suất tối đa tương đương năng lượng của tất cả nhà máy điện hạt nhân trên thế giới nhưng chỉ tồn tại trong thời gian cực ngắn.

Vì lý do an toàn, nhà chức trách sẽ lập vùng cấm bay bán kính 5 km khi máy phát laser hoạt động. Dù không đe dọa máy bay, tia laser gây hại cho mắt người khi nhìn trực tiếp vào nguồn phát. Máy phát laser sẽ không hoạt động toàn thời gian mà chỉ bật khi phát hiện hoạt động sấm sét tăng. Trên đỉnh núi, camera đặc biệt sẽ chụp ảnh tia sét 300.000 lần mỗi giây để xem xét chúng có chịu ảnh hưởng của chùm laser hay không và ở độ cao nào. Quá trình thử nghiệm sẽ kéo dài tới tháng 9. Nếu thành công, thí nghiệm tiếp theo sẽ đặt ở sân bay và công nghệ sẽ sẵn sàng trong vài năm nữa.

Theo Vnexpress