ฟ้าผ่า : นักวิทยาศาสตร์เชื่อใช้เลเซอร์ช่วยเบี่ยงเบนวิถีสายฟ้าฟาดได้

 

Lightning over Haiti in 2019

Getty Images
ฟ้าผ่าเป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติน่าทึ่ง มีอานุภาพรุนแรง และเป็นอันตรายถึงชีวิต

เทคโนโลยีที่เราใช้ป้องกันฟ้าผ่า ซึ่งถือปรากฏการณ์ธรรมชาติที่อันตรายที่สุดอย่างหนึ่งไม่มีความเปลี่ยนแปลงมากนักในช่วงกว่า 270 ปีที่ผ่านมา แต่ทีมนักวิทยาศาสตร์ยุโรปเชื่อว่าพวกเขาประสบความสำเร็จในการทดลองเบี่ยงเบนวิถีอสุนีบาตในสวิตเซอร์แลนด์ได้โดยใช้ลำแสงเลเซอร์

Advertisement

ฟ้าผ่าเป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติน่าทึ่ง มีอานุภาพรุนแรง และอาจเป็นอันตรายถึงชีวิตได้ งานวิจัยในปี 2019 ประเมินว่าแต่ละปีมีคนทั่วโลกเสียชีวิตจากการถูกฟ้าผ่าถึง 24,000 คน

สถาบันข้อมูลประกันภัยระบุว่า ในปี 2020 ฟ้าผ่าได้สร้างความเสียหายต่อบ้านเรือนและธุรกิจในสหรัฐฯ เพียงประเทศเดียวถึง 2,000 ล้านดอลลาร์สหรัฐ

การที่เทคโนโลยีป้องกันภัยจากฟ้าผ่าแทบจะไม่เปลี่ยนแปลงนับตั้งแต่เบนจามิน แฟรงคลิน คิดประดิษฐ์สายล่อฟ้าขึ้นในปี 1752 ก็ทำให้ความหวังในการลดจำนวนผู้เสียชีวิตจากฟ้าผ่ามีอยู่อย่างริบหรี่

Advertisement

แต่ล่าสุด คณะนักวิทยาศาสตร์ยุโรปได้แสดงให้เห็นว่าอาจมีวิธีที่สามารถเบี่ยงเบนวิถีฟ้าผ่าได้ด้วยการใช้แสงเลเซอร์

Worker fixing the lightning rod at the top of a church tower

Getty Images
เทคโนโลยีป้องกันภัยจากฟ้าผ่าแทบจะไม่เปลี่ยนแปลงนับตั้งแต่ศตวรรษที่ 18

การหันเหทิศทางด้วยเลเซอร์

การทดลองนี้ทำโดยติดตั้งอุปกรณ์ที่ชื่อ Laser Lightning Rod (LLR) ที่ยอดเขาแห่งหนึ่งในสวิตเซอร์แลนด์ ซึ่งเป็นจุดที่มักถูกฟ้าผ่า ผลปรากฏว่าอุปกรณ์นี้สามารถหันเหทิศทางสายฟ้าฟาดออกไปได้หลายสิบเมตร

Advertisement

นับตั้งแต่ปี 2021 ทีมวิจัยที่นำโดยมหาวิทยาลัยเจนีวา และ École Polytechnique วิทยาลัยโปลีเทคนิคในกรุงปารีส ประสบความสำเร็จในการทดลองใช้อุปกรณ์ LLR มาแล้ว 4 ครั้ง แต่เพิ่งตีพิมพ์ผลการศึกษาลงวารสาร Nature Photonics ในเดือนนี้

สายล่อฟ้าที่ใช้งานกันในปัจจุบันเป็นเสาโลหะที่เชื่อมต่อกับพื้นดินเพื่อดูดซับและกระจายถ่ายเทประจุไฟฟ้าที่ผ่าลงมา แต่ข้อจำกัดของอุปกรณ์นี้คือสามารถป้องกันอันตรายจากฟ้าผ่าได้เฉพาะพื้นที่ในรัศมีเดียวกับความสูงของเสาอุปกรณ์

ดร.ออเรเลียง ฮูอาร์ด นักฟิสิกส์จาก École Polytechnique หนึ่งในทีมนักวิทยาศาสตร์ของโครงการนี้ อธิบายให้บีบีซีฟังว่า “นี่หมายความว่าเสาสูง 10 เมตร จะป้องกันภัยฟ้าผ่าให้พื้นที่ในรัศมี 10 เมตร”

ดร.ฮูอาร์ด ชี้ว่าอุปกรณ์ล่อฟ้าที่ใช้กันในปัจจุบันยังมีข้อจำกัด โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับสถานที่สำคัญ และต้องการความปลอดภัยสูง เช่น สนามบิน หรือโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์ LLR สามารถยิงลำแสงเลเซอร์ขึ้นไปได้สูงกว่าเสาล่อฟ้าแบบดั้งเดิม ซึ่งในทางทฤษฎีหมายความว่าจะช่วยป้องกันภัยฟ้าผ่าได้เป็นวงกว้างกว่าเดิมมาก

“ผมคาดว่าการใช้ลำแสงเลเซอร์ขนาดใหญ่จะอาจช่วยปกป้องพื้นที่ขนาดหลายร้อยตารางเมตร หรือ 1 ตารางกิโลเมตร” ดร.ฮูอาร์ด กล่าว

Images showing the lightning deflection experiment

UNIGE
แสงเลเซอร์จากอุปกรณ์ LLR ช่วยหันเหวิถีสายฟ้าฟาดให้ออกห่างจากหอคอยบนยอดเขาในสวิตเซอร์แลนด์ได้ไกลถึง 60 เมตร

ใช้อากาศเป็นสื่อนำไฟฟ้า

ที่ผ่านมามีการใช้ลำแสงเลเซอร์ความเข้มข้นสูงในการตัดวัสดุต่าง ๆ ทีมนักวิทยาศาสตร์ชุดนี้จึงมีแนวคิดในการใช้เลเซอร์ให้ทำหน้าที่เหมือน “เสาล่อฟ้าเสมือนจริง” ด้วยการทำให้อากาศเป็นตัวนำไฟฟ้า

ดร.ฮูอาร์ด อธิบายว่า “เลเซอร์กำลังแรงจะปล่อยแสงเข้มข้นที่ทำให้โมเลกุลออกซิเจนและไนโตรเจนในอากาศเป็นอะตอมที่มีประจุไฟฟ้า ซึ่งทำให้อากาศกลายเป็นสื่อนำไฟฟ้า”

ในการศึกษาครั้งนี้ ทีมนักวิทยาศาสตร์เลือกยอดเขาแซนติส ความสูง 2,500 เมตรในประเทศสวิตเซอร์แลนด์เป็นสถานที่ทดสอบอุปกรณ์ LLR

Laser pointed out to the sky

UNIGE
แสงเลเซอร์ทำให้โมเลกุลในอากาศเกิดความร้อนแล้วกลายเป็นสื่อนำไฟฟ้า

ยอดเขาแห่งนี้ยังเป็นสถานที่ตั้งของหอคอยบริษัทโทรคมนาคมแห่งหนึ่งซึ่งมีการติดตั้งอุปกรณ์ล่อฟ้า เนื่องจากเป็นสิ่งปลูกสร้างที่ถูกฟ้าผ่ามากที่สุดในยุโรป

ระหว่างเดือน มิ.ย.-ก.ย. 2021 ทีมนักวิทยาศาสตร์ได้ใช้กล้องความเร็วสูงเพื่อเก็บข้อมูลฟ้าผ่าที่หอคอยแห่งนี้

หลังจากวิเคราะห์ข้อมูลเป็นเวลา 1 ปี พวกเขาพบว่า แสงเลเซอร์จากอุปกรณ์ LLR ช่วยหันเหวิถีสายฟ้าฟาดให้ออกห่างจากหอคอยดังกล่าวได้ไกลถึง 60 เมตร

Portrait of Benjamin Franklin

Getty Images
เบนจามิน แฟรงคลิน ประดิษฐ์ระบบสายล่อฟ้าขึ้นในปี 1752 และยังคงใช้มาจนถึงปัจจุบัน

อย่างไรก็ตาม จะต้องมีการทดสอบประสิทธิภาพของอุปกรณ์ LLR ให้มากกว่านี้ก่อนที่จะมีการนำมาใช้ทดแทนสายล่อฟ้าที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน ยกตัวอย่างเช่น นักวิจัยจะต้องศึกษาต่อไปว่าจะสามารถใช้แสงเลเซอร์เบี่ยงเบนวิถีฟ้าผ่าในระยะที่ไกลกว่านี้ได้หรือไม่

หากพบว่าเทคโนโลยีเลเซอร์นี้สามารถใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพจริง ก็จะมีประโยชน์อย่างยิ่งต่อคนทั่วโลก เพราะงานวิจัยหลายชิ้นบ่งชี้ว่า ปัญหาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศจะทำให้เกิดปรากฏการณ์ฟ้าผ่ามากขึ้นทั่วโลก ดังนั้นเทคโนโลยีใหม่ที่จะช่วยป้องกันภัยจากฟ้าผ่าจึงมีความจำเป็นอย่างยิ่ง

ข่าว BBCไทย ที่เผยแพร่ในเว็บไซต์ ประชาชาติธุรกิจ เป็นความร่วมมือของสององค์กรข่าว