I+D: El debut del láser para desviar rayos de tormentas
Un potente láser proyectado hacia el cielo ha sido capaz de desviar los rayos de una tormenta. "Se trata de la primera vez que se observa el efecto de un láser en los rayos. Nadie había usado hasta ahora esta tecnología para proteger una infraestructura", asegura a EL MUNDO Aurélien Houard, autor principal de este experimento realizado en Suiza cuyos detalles se publican hoy en la revista Nature Photonics.
Según sostienen los autores del consorcio internacional que firman esta investigación, sus resultados podrían ser aplicados para proteger infraestructuras críticas y sensibles a las tormentas eléctricas, como aeropuertos, plantas energéticas o plataformas de lanzamiento de misiones espaciales. De hecho, como explica Aurélien Houard, investigador de la Escuela Politécnica de París, "Arianegroup, empresa especializada en equipamiento para aeropuertos y plataforma de lanzamiento de cohetes, ya participa en el proyecto". Ariane es la compañía encargada de lanzar la mayor parte de misiones de la Agencia Espacial Europea (ESA) desde el Puerto Espacial de Kurú, en la Guayana Francesa.
No obstante, el investigador cree que el desarrollo de la aplicación para su uso comercial "puede tardar entre 10 y 15 años", apunta el científico.
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Actualmente, el instrumento más utilizado para intentar evitar los efectos de los rayos sigue siendo el pararrayos, que fue inventado por Benjamin Franklin en 1752. El primer modelo desarrollado fue bautizado "pararrayos Franklin" en homenaje al político, científico e inventor estadounidense que tanto contribuyó a la investigación de la electricidad. El pararrayos está diseñado para atraer un rayo ionizado del aire para conducir la descarga hacia tierra con el objetivo de que no cause daños a personas o construcciones.
La idea de usar láseres con el mismo fin había sido planteada hace muchos años aunque hasta ahora no se había demostrado su viabilidad. "Se propuso la idea inicialmente en los años 70, y durante los últimos 50 años se realizaron numerosos estudios tanto en laboratorio como en el campo para tratar de hacerlo realidad. Pero nadie logró observar ningún efecto del láser sobre el rayo", señala Houard.
Hasta la década de 2000 no existían láseres capaces de ionizar el aire, primero a la escala que requiere un laboratorio, y posteriormente, en instalaciones específicas. El primer experimento de estas características se realizó en Berlín con un simulador de rayos en 2002. Fue ahí cuando se dieron cuenta de que, ajustando los parámetros, podían guiar la descarga entre dos electrodos a lo largo de la trayectoria de un láser.
"Hace seis años, con el profesor Jean-Pierre Wolf, de la Universidad de Ginebra, tuvimos la idea de utilizar una nueva tecnología láser que había sido desarrollada recientemente por la empresa alemana Trumpf Scientific Lasers para probar un nuevo experimento de rayos con láser. Este fue el comienzo de este proyecto", detalla Houard.
UN LÁSER DE OCHO METROS
El proyecto Laser Lighting Rod (LLR) ha requerido desarrollar un nuevo láser, lo que les ha llevado unos tres años. El instrumento mide ocho metros de longitud y 1,5 metros de ancho, y emite mil pulsos por segundo.
La elección del cielo donde llevarían a cabo el experimento fue otro aspecto clave. Se estima que cada segundo, 50 rayos caen en distintos lugares del mundo, pero el problema es que no se puede saber cuándo y dónde van a caer. El lugar elegido para instalar el láser fue una zona cercana a la Torre Säntis, una instalación en el noreste de Suiza que es golpeada sistemáticamente por los rayos, hasta el punto de que cada año se contabilizan más de cien episodios. Para colocar aquí el instrumento hubo que idear cómo proteger el láser de los cambios de temperatura, la humedad y el polvo de este entorno.
Finalmente, el experimento se realizó durante el verano de 2021. Durante más de seis horas de operaciones durante tormentas eléctricas, los autores observaron que el láser desvió la trayectoria de cuatro rayos, observaciones que fueron corroboradas utilizando ondas electromagnéticas de alta frecuencia para localizar los rayos. Uno de los impactos fue grabado directamente por cámaras de alta velocidad y se demostró que seguía la trayectoria del láser durante más de 50 metros.
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Después de tres meses de campaña han recogido gran cantidad de datos que siguen analizando. El siguiente paso, según Aurélien Houard, "consistirá en aumentar la longitud y la conductividad del canal de plasma guía y obtener más estadísticas para cuantificar con precisión el efecto del láser".
Este tipo de láser, como el desarrollado para el experimento, se usa sobre todo para la investigación en laboratorios, pero también puede emplearse como fuente para producir rayos X, haces de electrones o de protones para aplicaciones de imagen o tratamientos médicos, según Houard.
Pese a que la probabilidad de que le caiga un rayo en un año dado es de una entre 500.000, los rayos son una de las principales causas de muerte vinculadas a la meteorología. En España, se estima que cada año fallecen entre 10 y 15 personas por esta causa.
Hay zonas particularmente favorables para que se produzcan tormentas eléctricas. Por ejemplo, en EEUU, Florida es el estado donde más accidentes de producen por su caída, con más de 2.000 lesiones registradas en los últimos 50 años, de acuerdo a los datos de los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades en EEUU.
Según datos del Servicio Meteorólogico del Instituto para el Océano y la Atmósfera (NOAA) de EEUU, entre 2010 y 2020 murieron en EEUU 270 personas por la caída de un rayo, pero cientos de ciudadanos resultan heridos cada año, algunos con daños neurológicos permanentes.
Ningún sitio al exterior es seguro durante una tormenta eléctrica por lo que la principal recomendación es buscar refugio en un lugar cerrado, y quedarse en él hasta al menos media hora después de oír el último trueno o ver el último rayo. Si no hay posibilidad de resguardarse en un sitio cerrado, hay que evitar sobre todo cobijarse bajo un árbol.
