Así funciona el pararrayos láser que desvía los rayos al cielo

Cuando Benjamin Franklin diseñó el primer pararrayos en la década de 1750 después de su famoso experimento de volar una cometa con una llave adjunta durante una tormenta eléctrica, el inventor estadounidense no tenía forma de saber que esto seguiría siendo lo último en tecnología siglos después.

Los científicos se están moviendo ahora para mejorar esa innovación del siglo XVIII con tecnología del siglo XXI mediante un sistema que emplea un láser de alta potencia que puede revolucionar la protección contra los rayos.

Los investigadores han anunciado este lunes que lograron usar un láser dirigido al cielo desde la cima del Monte Santis, en el noreste de Suiza, para desviar rayos.

Con un mayor desarrollo, este pararrayos láser podría proteger las infraestructuras críticas, incluidas las centrales eléctricas, los aeropuertos, los parques eólicos y las plataformas de lanzamiento. Los rayos infligen miles de millones de dólares en daños a edificios, sistemas de comunicación, líneas eléctricas y equipos eléctricos cada año, al mismo tiempo que matan a miles de personas.

El experimento

El equipo fue transportado a la cima de la montaña a una altitud de aproximadamente 8200 pies (2500 metros), algunas partes utilizando una góndola y otras en helicóptero, y se dirigió al cielo sobre una torre de transmisión de 400 pies de altura (124 metros de altura) del proveedor de telecomunicaciones Swisscom, una de las estructuras europeas más afectadas por los rayos.

En experimentos realizados a lo largo de dos meses en 2021 se emitieron pulsos de láser intensos, 1.000 veces por segundo, para redirigir los rayos. Los cuatro impactos recibidos mientras el sistema estaba activo fueron interceptados con éxito. En primera instancia, los investigadores utilizaron dos cámaras de alta velocidad para registrar la redirección de la trayectoria del rayo en más de 160 pies (50 metros). Otros tres fueron documentados con datos diferentes.

"Demostramos por primera vez que se puede usar un láser para guiar rayos naturales", dijo el físico Aurelien Houard del Laboratorio de Óptica Aplicada de Ecole Polytechnique en Francia, coordinador del proyecto Laser Lightning Rod y autor principal de la investigación publicada en la revista Nature Photonics.

El rayo es una descarga eléctrica de alto voltaje entre una nube y el suelo, dentro de una nube o entre nubes.

"Un láser intenso puede generar en su camino largas columnas de plasmas en la atmósfera con electrones, iones y moléculas de aire caliente", dijo Houard, refiriéndose a partículas cargadas positivamente llamadas iones y partículas cargadas negativamente llamadas electrones.

"Hemos demostrado aquí que estas columnas de plasma pueden actuar como una guía para los rayos", agregó Houard. "Es importante porque es el primer paso hacia una protección contra rayos basada en láser que prácticamente podría alcanzar una altura de cientos de metros (yardas) o un kilómetro (0,6 millas) con suficiente energía láser".

El dispositivo láser tiene el tamaño de un automóvil grande y pesa más de 3 toneladas. Utiliza láseres de la empresa alemana de fabricación de máquinas industriales Trumpf Group. Con los científicos de la Universidad de Ginebra también desempeñando un papel clave, los experimentos se realizaron en colaboración con la empresa aeroespacial ArianeGroup, una empresa europea conjunta entre Airbus SE y Safran SA.

Este concepto, propuesto por primera vez en la década de 1970, ha funcionado en condiciones de laboratorio, pero hasta ahora no en el campo.

Los pararrayos, que se remontan a la época de Franklin, son varillas de metal situadas en la parte superior de los edificios, conectadas al suelo con un cable, que conducen las cargas eléctricas de los rayos hasta el suelo de forma inofensiva.

Sus limitaciones incluyen proteger solo un área pequeña. Houard anticipó que se necesitarían de 10 a 15 años más de trabajo antes de que el Laser Lightning Rod pueda ser de uso común.

Una preocupación es evitar la interferencia con los aviones en vuelo. De hecho, el tráfico aéreo en el área se detuvo cuando los investigadores usaron el láser. "Existe un problema potencial al usar el sistema con el tráfico aéreo en el área porque el láser podría dañar los ojos del piloto si cruza el rayo láser y mira hacia abajo", dijo Houard.