Es la primera demostración real de una tecnología que podría mejorar la protección contra los rayos.
Como un martillo de Thor de alta tecnología, un potente láser puede agarrar un rayo y desviar su trayectoria por el cielo.
En un experimento realizado en la cima de una montaña, un láser de este tipo desvió el rayo hacia un pararrayos, según informan los investigadores en la edición en línea del 16 de enero de Nature Photonics. Los científicos ya han utilizado láseres para controlar la electricidad en el laboratorio, pero ésta es la primera vez que se demuestra que la técnica funciona en tormentas reales y algún día podría mejorar la protección contra los rayos.
En la actualidad, la tecnología más común contra los rayos es el clásico pararrayos, un poste metálico de varios metros de longitud clavado en el suelo. La conductividad del metal atrae los rayos que de otro modo podrían caer sobre edificios o personas cercanas, alimentando esa electricidad de forma segura hacia la tierra. Pero la zona protegida por un pararrayos está limitada por su altura.
«Si se quiere proteger una gran infraestructura, como un aeropuerto, una plataforma de lanzamiento de cohetes o un parque eólico… entonces se necesitaría, para una buena protección, un pararrayos de un kilómetro de tamaño, o cientos de metros», explica Aurélien Houard, físico del Instituto Politécnico de París, en Palaiseau (Francia). Un poste metálico tan alto sería poco práctico. Pero un láser podría llegar tan lejos, interceptando los rayos distantes y conduciéndolos hasta los postes metálicos en tierra.
Houard y sus colegas probaron esta idea en la cima de la montaña Säntis, al noreste de Suiza. Instalaron un láser de alta potencia cerca de una torre de telecomunicaciones con un pararrayos que es alcanzado por un rayo unas 100 veces al año. El láser se proyectó hacia el cielo durante unas seis horas en total durante las tormentas eléctricas de julio a septiembre de 2021.
El láser lanzó ráfagas cortas e intensas de luz infrarroja a las nubes unas 1.000 veces por segundo. Este tren de pulsos de luz arrancó electrones de las moléculas de aire y apartó algunas moléculas de aire de su camino, abriendo un canal de plasma cargado de baja densidad. Como si se abriera un camino en el bosque y se pavimentara, esta combinación de efectos facilitó que la corriente eléctrica fluyera a lo largo de esta ruta (SN: 3/5/14). Esto creó un camino de menor resistencia para que los rayos atravesaran el cielo.
El equipo de Houard sintonizó su láser para que formara este camino conductor de la electricidad justo por encima de la punta de la torre. Esto permitía al pararrayos de la torre interceptar un rayo atrapado por el láser antes de que llegara hasta el equipo láser.
La torre fue alcanzada por un rayo cuatro veces mientras el láser estaba encendido. Uno de esos rayos cayó en un cielo bastante despejado, lo que permitió que dos cámaras de alta velocidad captaran el momento. Las imágenes mostraban un rayo que bajaba en zigzag desde las nubes y seguía la luz del láser unos 50 metros hacia el pararrayos de la torre.
Para seguir las trayectorias de los tres rayos que no podían ver, los investigadores observaron las ondas de radio emitidas por el rayo. Esas ondas de radio mostraron que los tres rayos seguían la trayectoria del láser mucho más de cerca que otros rayos que se produjeron cuando el láser estaba apagado. Esto indicaba que el láser también había guiado esos tres rayos hasta el pararrayos.
«Es todo un logro», afirma Howard Milchberg, físico de la Universidad de Maryland en College Park que no ha participado en el trabajo. «La gente lleva muchos años intentando hacer esto». El principal objetivo de los científicos al doblegar los rayos a su voluntad es aumentar la seguridad, afirma. Pero «si alguna vez esto llegara a ser muy, muy eficiente, y la probabilidad de guiar una descarga aumentara mucho más de lo que lo hace ahora, incluso podría ser potencialmente útil para cargar cosas».
El científico atmosférico y espacial Robert Holzworth es más cauto a la hora de imaginar las aplicaciones. «Sólo mostraron 50 metros de longitud [de guiado], y la mayoría de los canales de rayos tienen kilómetros de longitud», dice Holzworth, de la Universidad de Washington en Seattle. Así que ampliar el sistema láser para que tenga un alcance útil puede requerir mucho trabajo».
Utilizar un láser de mayor frecuencia y energía podría ampliar su alcance, afirma Houard. «Éste es un primer paso hacia un pararrayos de alcance kilométrico».
