Японци създадоха първия дрон, който "лови" светкавици

Фарадеева клетка го превръща в летящ гръмоотвод, пази инфраструктурата от щети, предотвратява горски пожари

Японски учени откриха начин да контролират едно от най-зрелищните природни явления – светкавиците, на съвсем ново ниво. Те създадоха първия в света дрон, оборудван с клетка на Фарадей, и го изпратиха направо в буреносните облаци, предизвиквайки небето да удари право в него. Специалистите на японския телекомуникационен гигант NTT, на които принадлежи нововъведението, залагат много на бъдеще, в което светкавиците не водят до хаос, защото са “заловени” още преди да го предизвикат. 

На пръв поглед изглежда като сцена от научнофантастичен филм: малки дронове, летящи в центъра на гръмотевични бури, които целенасочено привличат мълнии. Но точно това са постигнали инженерите на японския гигант.

Тяхната система оборудва дронове с клетки на Фарадей - защитни черупки, които позволяват на електричеството да преминава безопасно около основните системи на безпилотния самолет. Това означава, че когато удари мълния (а това се случва по команда), дронът не се изпържва и не се разпада. Продължава да лети, канализира електрическия удар безвредно и веднага се връща на работа.

Вместо да чакат безпомощно светкавицата да избере целта, тези дронове предприемат проактивен подход. Като летят в области, наситени с електрически заряд, те задействат и насочват умишлено светкавици. Благодарение на клетката на Фарадей електрическата енергия се движи по външната страна на дрона, като избягва чувствителната електроника и полезните товари. При неотдавнашни тестове безпилотните самолети се справили със сътресения до 150 килоампера - това е пет пъти по-силно от заряда, който обикновено удря земята по време на средна гръмотевична буря. Целта е да се отдалечи опасната енергия от уязвимите цели и да се изпрати безопасно в определени зони.

Но защо да бъде задействана мълния нарочно?

Светкавицата е невероятно непредвидима и остава една от водещите причини за спиране на тока, за горски пожари и щети по инфраструктурата по време на бури. Летища, електроцентрали, вятърни паркове и дори градски центрове са уязвими през всеки сезон от гръмотевичните бури.

Контролирайки къде пада мълния, дроновете могат радикално да намалят този риск. Вместо случайна светкавица да удари трансформатор или да подпали гора, самолетчето може да я насочи към безопасна точка за приземяване. Казано по друг начин, става дума за нещо като инсталиране на аварийни изходи в небето.

Истинската магия зад “лова на бури”  не са само високотехнологичните дронове, това е древният принцип на клетката на Фарадей. Изобретена през 1836 г., тя е проводимо заграждение, което пренасочва електрическата енергия около всичко, което е вътре. Ето защо колите често предпазват пътниците, когато удари мълния. Сега същата основна идея е да бъдат поддържани дроновете във въздуха дори след като са понесли директен удар от небето.

Между декември 2024 г. и януари 2025 г. NTT провежда експерименти със задействане на мълнии на около 1000 м надморска височина в град Хамада, разположен в планински район на стотина километра северно от Хирошима. Авторите на експеримента трябвало да постигнат две не толкова лесни цели едновременно: да проектират клетка, която може да издържи на екстремна енергия и температура, както и най-вече да открият начин да задействат мълнията.

За да се справи с първия проблем, екипът създал проводим щит, който насочва удара на мълнията далеч от вътрешните компоненти на дрона. Тъй като щитът разпределя този удар на мълнията радиално, получените магнитни полета също не пречат на работата на дрона. След провеждане на тестове с изкуствена мълния,

клетката издържала 150 килоампера (kA), което е пет пъти повече от обичайния удар от мълния

Вторият по-сложен проблем бил “подбуждането” на мълния, тъй като малък дрон не би бил достатъчен, за да я предизвика. За да реши това предизвикателство, екипът привързал дрона към земята с проводник и след като било засечено увеличаване на силата на електрическото поле (показателно за предстояща буря), инженерите включили превключвател за високо напрежение, който бързо променил полето около дрона. Това по същество насърчило светкавицата да се разреди близо до него, докато бурята преминава през района.

Малките летящи крепости образно казано карат светкавиците да играят по свирката им. Системата на NTT не е само за избягване на бедствия. Става дума и за бъдеще, в което

улавяме огромната енергия на мълнията и я използваме за добри цели

Така природното явление, което векове наред е олицетворявало гнева на боговете, би могло един ден да се превърне в почти неизчерпаем източник на чиста енергия.

Засега тази мечта остава недостижима. Дори една небесна стрела да носи повече от милиард джаула енергия, улавянето и ефективното ѝ съхранение е огромно инженерно предизвикателство. И все пак с всеки контролиран удар учените се приближават една стъпка по-близо до разбирането как може да бъде направено.

Тази технология би могла да революционизира и телекомуникациите. Ударите от мълнии не са проблем само на Япония. В САЩ бурите причиняват щети за милиарди долари всяка година, прекъсвайки електропреносните мрежи, спирайки полетите и предизвиквайки горски пожари.

Система, която може да насочи мълния далеч от уязвима инфраструктура, може да промени играта навсякъде - от крайбрежието на Персийския залив до Средния запад. Тъй като бурите стават все по-силни и по-чести заради изменението на климата, необходимостта от интелигентно, гъвкаво управление на светкавиците никога не е била по-голяма. Според данни на статистиката в Страната на изгряващото слънце всяка година мълнии нанасят там щети за 1,4 млрд. долара на чувствително техническо оборудване, както и на граждански обекти.

В свят, в който една непредвидима мълния може да причини толкова поразии, един интелигентен дрон, който може да я прехване и пренасочи, ще е истинско спасение. Проектът за дрон на NTT е доказателство, че когато не можете да победите времето, можете да се научите да го управлявате. Чрез смесване на вековна наука с авангардни технологии, Япония води заряда — буквално — към по-безопасно и по-устойчиво бъдеще.