Di laser e fulmini: contrastare Thor con la tecnologia

La maggior parte di noi non passa molto tempo a pensare ai fulmini. Di tanto in tanto sentiamo qualche notizia miracolosa sull'uomo che è appena sopravvissuto al suo quarto fulmine, ma a parte quel fulmine probabilmente non gioca un ruolo così importante nella tua vita di tutti i giorni. A meno che tu non lavori nel settore aerospaziale, radiofonico o in una lista sorprendentemente lunga di altri settori che devono affrontare i suoi effetti devastanti.

Gli esseri umani hanno cercato di proteggere le cose dai fulmini sin dalla metà del 1700, quando Ben Franklin condusse il suo leggendario esperimento con gli aquiloni. Creò il primo parafulmine, un palo di ferro con la punta di ottone. Aveva ipotizzato che il conduttore avrebbe attirato la carica dalle nuvole temporalesche, e aveva ragione. Da allora non sono stati fatti passi da gigante nel campo della progettazione dei parafulmini. Sono ancora, essenzialmente, barre di metallo che attirano i fulmini e deviano l'energia in modo sicuro nella terra. Proprio come fece per la prima volta Ben Franklin nel 1700, sono ancora oggi installati sugli edifici per proteggerli dai fulmini e svolgere un ottimo lavoro. Anche se questo funziona benissimo per la maggior parte delle strutture, come ad esempio la tua casa, ci sono alcune situazioni in cui un palo di metallo alto non basta.

A volte, la cosa che stai cercando di proteggere è, beh, un alto palo di metallo. Le torri radio sono ottimi parafulmini, ed è difficile garantire che le nuvole scelgano di scaricare i loro elettroni accumulati su un polo vicino invece che sulla torre stessa. Il tipo di protezione contro i fulmini utilizzata su una torre o un'antenna dipende dall'applicazione: molti operatori radioamatoriali utilizzano parafulmini per proteggere le proprie apparecchiature. Si tratta di piccole scatole che fungono da passante per la linea di alimentazione dell'antenna. Sono direttamente collegati a terra e, nel caso in cui un fulmine colpisca l'antenna, sono progettati per fornire un percorso rapido verso terra per tutto quel costo aggiuntivo.

Molti di noi dispongono anche di sistemi secondari, ad esempio la disconnessione automatica dell'antenna, nel caso in cui l'energia in eccesso "filtri" attraverso lo scaricatore. Tutto questo è progettato per proteggere le costose apparecchiature nella baracca, non l'antenna stessa, che probabilmente avresti bisogno di sostituire dopo un fulmine diretto. E se volessimo prevenire del tutto i fulmini?

Bene, i parafulmini convenzionali aiutano. Un sistema di protezione contro i fulmini (LPS) installato correttamente può ridurre la possibilità che un'antenna o una torre venga colpita fornendo molti bersagli allettanti che il bullone può colpire in sicurezza. Gli scienziati hanno anche cercato di trovare modi per rendere questi obiettivi alternativi un po’ più allettanti.

All'inizio del 1900, si pensava che mettere un po' di materiale radioattivo sulla parte superiore dell'asta avrebbe aiutato ad attirare i fulmini. L'idea era che il materiale radioattivo ionizzasse parzialmente l'aria circostante, rendendo l'area ancora più attraente. Diversi paesi ne adottarono l'uso negli anni '70 e presto scoprirono che, nella pratica, non funzionava come previsto dalla teoria. Non c’è stato un miglioramento sufficientemente significativo rispetto alla varietà convenzionale, soprattutto considerando le ovvie complicazioni per la salute e la sicurezza che le fonti radioattive vaganti possono causare. Nel 1990 molti paesi ne avevano vietato la vendita e da allora sono stati interrotti.

Radioattivi o no, i sistemi di protezione contro i fulmini possono diventare ingombranti. Prendi un aeroporto, per esempio. Se volessimo proteggere gli aerei durante il decollo e l’atterraggio, dovremmo coprire un’area enorme con parafulmini e linee di terra… un’area enorme che diventa impraticabile agli aerei, per ovvi motivi.

Un articolo pubblicato di recente potrebbe essere in grado di fornire un’alternativa. Descrive in dettaglio il progetto Laser Lightning Rod (LLR) che mira, come suggerisce il nome, a creare parafulmini da colonne di luce. In sostanza, un laser estremamente potente viene puntato verso il cielo, intersecando un parafulmine convenzionale lungo il percorso. Il raggio ionizza l'aria all'interno del suo volume, creando una sorta di "filo" che guida i fulmini nel parafulmine. Il team LLR ha proposto il sistema per la protezione di edifici, razzi e aeroporti e ha anche ipotizzato che una serie di laser potrebbe essere utilizzata attorno a un aeroporto per proteggere una vasta area (e i laser potrebbero, ovviamente, essere spenti selettivamente quando un aereo si avvicina). Il laser in questione è un sistema complesso, generato dagli impulsi di un emettitore costruito dalla società TRUMPF. Il raggio è amplificato a circa 800 W, pulsando a 1 kHz con ciascuna raffica della durata di circa 1 ps. La potenza massima assoluta del sistema non è specificata, ma Jean-Pierre Wolf, il leader del team, ha detto alla CNN che “un singolo impulso alla potenza di picco è uguale a quello prodotto da tutte le centrali nucleari del mondo”. potrebbe essere un po' esagerato, ma non sono riuscito a trovare una cifra esatta sul giornale.