Los rayos pueden causar importantes daños a edificios e infraestructuras críticas como por ejemplo, los aeropuertos. A lo largo del año estos son responsables de interrupciones del suministro eléctrico, incendios forestales y daños estructurales que generan averías por valor de miles de millones de euros. Para reducir este riesgo, un proyecto de la UE utiliza una potente tecnología láser para controlar donde caen los rayos. 

En palabras de Aurélien Houard, investigador de la Escuela Politécnica de Francia y coordinador del proyecto LLR (Laser Lighnting Rod): «Los sistemas modernos de protección contra rayos siguen basándose en el pararrayos desarrollado por Benjamin Franklin hace casi trescientos años. El objetivo de nuestro proyecto es actualizar este invento mediante el empleo de un láser muy potente».

Un haz de láser potente

La clave del proyecto es una clase nueva de láser con un haz potente. El láser actuará como guía de referencia para el rayo, desviándolo de víctimas potenciales, y también dirigirá los relámpagos hacia el suelo para liberar la carga eléctrica de las nubes.

Por ejemplo, si se instala en un aeropuerto, el pararrayos láser funcionaría junto con un sistema de radar de alerta rápida. Houard comenta: «Al desarrollarse una tormenta, el láser se dispararía hacia la nube a fin de desviar los rayos lejos de una aeronave durante el despegue, el aterrizaje, el rodaje y las operaciones en tierra. En esencia, esto crearía un corredor seguro rodeado –y protegido– por láseres».

Tecnología revolucionaria

El equipo del proyecto utilizó varias tecnologías revolucionarias para lograr la intensidad y la frecuencia de repetición necesarias. Por ejemplo, se emplea la amplificación de pulso gorjeado (CPA, por sus siglas en inglés), una técnica de última generación en la que se basa la mayoría de los láseres de alta potencia del mundo y que recibió el Premio Nobel de Física de 2018. «La CPA es una técnica que permite amplificar un pulso láser ultracorto al dilatar en el tiempo el pulso láser, amplificarlo y, finalmente, volver a comprimirlo» añade Houard.

El equipo del proyecto aumentó la potencia media del láser a fin de crear pulsos láser cortos con una frecuencia de repetición de mil descargas por segundo. Para ello, se utilizó una tecnología de amplificación láser avanzada desarrollada por Trumpf, una empresa alemana de fabricación de maquinaria industrial y socia del consorcio del proyecto.

Según Houard, la energía suministrada por los múltiples diodos de este dispositivo se concentra en un disco muy fino de cristal enfriado por agua. Y añade: «Cuando el pulso láser atraviesa el cristal, la energía almacenada se transfiere al pulso láser gracias a un mecanismo cuántico denominado “amplificación láser“. El diseño de este amplificador de disco fino permitió aumentar la potencia del láser ultracorto en un orden de magnitud».

El proyecto desarrolló asimismo un sistema innovador para predecir la actividad eléctrica asociada a los rayos. «Mediante una combinación de datos estandarizados de estaciones meteorológicas e inteligencia artificial, los socios desarrollaron una nueva forma de predecir la caída de rayos en un intervalo de pronóstico de diez a treinta minutos y en un radio de treinta kilómetros –concluye Houard–. Se trata de la primera vez que un sistema basado en datos meteorológicos sencillos ha logrado predecir la caída de rayos mediante cálculos en tiempo real».

Demostración prevista para 2021

El equipo de LLR prueba ahora el láser en París con el objetivo de validar el concepto de guiar de manera segura un rayo hacia el suelo al emitir un haz láser de largo alcance a la atmósfera.

La demostración final del concepto de LLR se llevará a cabo en el monte Säntis (Suiza), que alberga una torre de Swisscom en la que caen más de cien rayos al año. La demostración está prevista para 2021 y si logra su objetivo, el equipo del proyecto confía en lograr la plena comercialización del sistema en unos pocos años.