انرژی آزاد شده صاعقه در خدمت انسان قرار میگیرد؟ / برای اولین بار در جهان، صاعقه توسط پهپاد ژاپنی مهار شد!
به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، رعد و برق، پدیده‌ای که با زیبایی خیره‌کننده و در عین حال قدرت ویرانگر خود، همواره نماد قدرت طبیعت بوده است، برای قرن‌ها چالشی بزرگ در مسیر زندگی بشر برای حفاظت از زیرساخت‌ها و جان انسان‌ها به شمار آمده است. اما در دهه‌های اخیر، پیشرفت‌های فناوری، انسان را به سوی رویارویی مستقیم با طبیعت سوق داده است. اکنون، ژاپن که به‌عنوان یکی از پیشرفته‌ترین کشورها در حیطه فناوری شناخته می‌شود، موفق شده است با ترکیبی از دانش مهندسی و ابتکار، گامی بزرگ در زمینه مهار رعد و برق بردارد. در جدیدترین موفقیت علمی، شرکت ژاپنی NTT Corporation توانست با به‌کارگیری یک پهپاد ویژه، صاعقه را به‌طور مستقیم مهار و هدایت کند؛ قابلیتی که میتواند به سوی جامعه‌ای ایمن‌تر و مقاوم‌تر در برابر این نیروی مرموز طبیعت پیش برود.
بحران صاعقه؛ طبیعت در برابر انسان
صاعقه یکی از قدرتمندترین و درعین‌حال خطرناک‌ترین پدیده‌های طبیعی است که هر ساله خسارات شدیدی به جوامع بشری وارد می‌کند. این پدیده علاوه بر تهدید جان انسان‌ها، آسیب‌های قابل توجهی به زیرساخت‌های حیاتی همچون سیستم‌های مخابراتی، مناطق مسکونی، تأسیسات انرژی و زیرساخت‌های صنعتی وارد می‌آورد. جالب است بدانیم که فقط در ژاپن، خسارت سالانه ناشی از صاعقه بین ۱۰۰ تا ۲۰۰ میلیارد ین برآورد می‌شود.
اگرچه انسان از قرن‌ها پیش با اختراع وسایل محافظ مانند میله‌های صاعقه‌گیر تلاش کرده است که از آسیب‌های این پدیده بکاهد، این ابزارها به دلیل محدودیت در محدوده عملکرد خود یا عدم امکان نصب در برخی مکان‌ها (مانند توربین‌های بادی یا رویدادهای فضای باز) نتوانسته‌اند به‌طور کامل از شهرها و زیرساخت‌ها محافظت کنند.
اما اکنون ژاپن با استفاده از فناوری پهپادها، رویکردی نوآورانه برای مقابله با صاعقه ابداع کرده است: "پهپاد ایجادکننده صاعقه." این دستاورد جدید نه تنها نشان‌دهنده پیشرفت چشمگیر علم مهندسی و فناوری است، بلکه نقش مهمی در کاهش خسارات ناشی از این پدیده مخرب دارد.
دستاوردی نوین: ایجاد و مهار رعد و برق با پهپاد
پهپاد حاضر در آزمایشات NTT
در بازه زمانی دسامبر ۲۰۲۴ تا ژانویه ۲۰۲۵، تیمی از پژوهشگران شرکت NTT آزمایشی خاص و بی‌سابقه را در منطقه‌ای کوهستانی در شهر هامادا از استان شیمانه ژاپن اجرا کردند. در این آزمایش، آن‌ها توانستند با موفقیت، صاعقه را به کمک یک پهپاد ویژه که به قفس محافظ صاعقه‌گیر و یک سیم رسانا مجهز بود، مهار و هدایت کنند.
آن‌ها از دستگاهی به نام فیلد میل استفاده کردند که میدان‌های الکتریکی نزدیک سطح زمین را اندازه‌گیری می‌کرد. هنگامی که با نزدیک شدن یک ابر طوفانی، قدرت میدان الکتریکی تشدید شد، پهپاد به ارتفاع ۳۰۰ متری فرستاده شد تا رعد و برق را به طور فعال ایجاد و هدایت کند. این پهپاد به یک کلید ولتاژ بالا متصل بود که در زمان مناسب، تخلیه الکتریکی ایجاد شده و منجر به برخورد صاعقه با پهپاد می‌شد.
سرانجام در ۱۳ دسامبر ۲۰۲۴، اولین صاعقه به سمت پهپاد ایجاد و مهار شد. این رویداد به‌عنوان نخستین موفقیت جهان در ایجاد و هدایت صاعقه به کمک پهپاد ثبت شد. صدای مهیبی همراه با جرقه و ذوب شدن بخشی از قفس محافظ پهپاد مشاهده شد، اما پهپاد همچنان به عملیات خود ادامه داد. این آزمایش، نشانه‌ای از برتری فناوری انسان در برابر یکی از مخرب‌ترین نیروهای طبیعت بود.
چگونه پهپاد صاعقه را مهار کرد؟
مهار و ایجاد صاعقه مستلزم فناوری پیچیده‌ای است. پهپادی که توسط NTT طراحی شده بود، بر اساس دو فناوری کلیدی عمل می‌کرد:
۱. فناوری محافظت در برابر صاعقه مخصوص پهپاد
این پهپاد به یک قفس محافظ ویژه مجهز شده بود که حتی در صورت برخورد مستقیم صاعقه، از آسیب به اجزای داخلی پهپاد جلوگیری می‌کرد. این قفس که از فلز رسانا ساخته شده است، جریان عظیم الکتریکی صاعقه را به‌طور ایمن به سمت زمین هدایت می‌کند و مانع از آن می‌شود که جریان از درون پهپاد عبور کند. طراحی شعاعی این قفس باعث کمینه‌سازی میدان‌های مغناطیسی ناشی از جریان شدید و جلوگیری از تداخلات الکترومغناطیسی می‌شود.
این قفس چنان مقاوم بود که حتی در آزمایشات صاعقه مصنوعی با جریان‌هایی تا ۱۵۰,۰۰۰ آمپر (پنج برابر میانگین صاعقه طبیعی) هیچ آسیبی ندید و تمامی شرایط ۹۸ درصدی صاعقه طبیعی را پوشش داد.
۲. ایجاد صاعقه با تغییر میدان الکتریکی
برای ایجاد فعالانه صاعقه، دانشمندان از فناوری خاصی استفاده کردند که شامل اتصال مستقیم پهپاد به زمین از طریق یک سیم رسانا و یک کلید ولتاژ بالا بود. با فعال کردن این کلید در زمان مناسب، میدان الکتریکی اطراف پهپاد به طور ناگهانی افزایش یافت و به شکل قابل کنترلی صاعقه‌ای به وقوع پیوست. این صاعقه سپس به طور ایمن به پهپاد هدایت شد و از زیرساخت‌های اطراف دور نگه داشته شد.
آیا صاعقه قابل مهار کامل است؟
این دستاورد بزرگ، فصل جدیدی در تعامل و جدال انسان با طبیعت گشوده است. اگرچه دستاورد حاضر نشان‌دهنده پیروزی فناوری در برابر یکی از خطرناک‌ترین پدیده‌های طبیعی است، اما صاعقه همچنان ناشناخته‌ها و پیچیدگی‌های بسیاری دارد.
شرکت NTT قصد دارد تحقیقات خود را به دو زمینه اصلی برای بهبود مهار صاعقه متمرکز کند:
- پیش‌بینی دقیق مکان‌های مستعد صاعقه: با توسعه فناوری‌های پیشرفته‌تر، تلاش خواهد شد که محل وقوع صاعقه با دقت بیشتری شناسایی شود تا امکان هدایت آن به مناطق امن وجود داشته باشد.
2. درک عمیق‌تر از مکانیزم صاعقه: دانش علمی در مورد چگونگی وقوع و رفتار صاعقه همچنان به‌طور کامل شناخته نشده است. با مطالعات بیشتر، شاید بتوان صاعقه را حتی برای مصارف دیگری نیز کنترل کرد.
رویای فیلم های علمی تخیلی به واقعیت میپیوندد؟ انرژی صاعقه در خدمت انسان!
یکی از ایده‌های جذاب که توسط شرکت NTT مطرح شده است، استفاده از انرژی خیره‌کننده صاعقه برای تولید و ذخیره انرژی است. صاعقه به عنوان یک منبع طبیعی انرژی، ظرفیت ژرفی برای تحقیق و توسعه در حوزه بازیافت انرژی دارد. اگر روزی این فناوری بتواند انرژی عظیم صاعقه را استخراج کرده و در ابعاد تجاری به کار گیرد، تحولی بنیادین در حوزه انرژی رخ خواهد داد.
فناوری در جدال با طبیعت؛ آیا برنده مشخص است؟
موفقیت پهپاد ژاپنی نشان می‌دهد که انسان توانسته است با علم و دانش خود، یکی از قدرتمندترین نیروهای طبیعت را مهار کند. اما آیا می‌توانیم بگوییم که برنده این جدال طبیعت و مهندسی، فناوری است؟
در واقع، طبیعت همواره قادر به خلق چالش‌هایی بزرگ‌تر و پیچیده‌تر است و این انسان است که با ابتکارات مهندسی خود تلاش می‌کند پاسخ مناسبی به آن دهد. تکنولوژی پهپاد که اکنون توانسته است صاعقه را هدایت و کنترل کند، نمونه‌ای از این تلاش‌ها است. اما شاید بتوان گفت که این یک پیروزی موقتی است و رقابت طبیعت و انسان به زمان بیشتری نیاز دارد تا بتوانیم آن را به وضوح قضاوت کنیم.
جدال بین طبیعت و مهندسی انسان، داستان تازه‌ای نیست. از اختراع میله‌های صاعقه‌گیر گرفته تا فناوری پیشرفته پهپادهایی که قادر به مهار صاعقه هستند، تاریخ نشان داده است که انسان با هوش و تخصص خود همواره به دنبال ایمن‌سازی زندگی خود بوده است.
مهندسان ژاپنی اکنون گامی بزرگ در مهار صاعقه برداشته‌اند و با این دستاورد علمی، راه را برای جامعه‌ای ایمن‌تر و کاهش خسارات ناشی از این پدیده طبیعی باز کرده‌اند. اما این پایان راه نیست، بلکه آغاز فصل جدیدی است که هدف آن، ساخت جهانی است که در آن، طبیعت و انسان بتوانند در کنار هم زندگی کنند؛ طبیعتی که البته توسط علم، مهار و کنترل می‌شود.