طائرات NTT بدون طيار تفعل البرق لحماية الناس

تكلفة انتظار البرق

يقتل البرق حوالي 24 ألف شخص سنويا حول العالم ويصيب 240 ألف آخرين. يدمر خطوط الكهرباء ويضر الأنظمة الكهربائية ويسبب فشل الاتصالات التي تنتشر في مناطق بأكملها. في اليابان وحدها، تتراوح تكاليف أضرار البرق السنوية بين 100 إلى 200 مليار ين. اعتمدت الطرق التقليدية على قضبان البرق المثبتة على المباني والبنية التحتية. لكن قضبان البرق تحمي مناطق محدودة فقط. العديد من المرافق الحرجة مثل توربينات الرياح والأماكن الخارجية وأبراج الاتصالات الممتدة على مناطق واسعة لا يمكنها الاعتماد عمليا على هذه التكنولوجيا القديمة. ماذا لو استطعنا تفعيل البرق بأمان وتوجيهه بعيدا عن الناس بدلا من انتظار ضربة غير متوقعة؟ في 13 ديسمبر 2024، حققت NTT هذا للمرة الأولى في العالم.

كيف تعمل طائرات NTT بدون طيار

يجمع النظام بين تقنيتين ثوريتين. الأولى عبارة عن قفص حماية من البرق مصنوع من معدن موصل. عندما يضرب البرق الطائرة، يعمل القفص كدرع يعيد توجيه التيار الكهربائي بعيدا عن المكونات الداخلية للطائرة. بدلا من السماح للتيار بالتدفق عبر الطائرة نفسها، يوزع القفص تيار البرق بشكل شعاعي للخارج مما يلغي المجالات المغناطيسية القوية الناتجة عن الضربة ويقلل التداخل الكهرومغناطيسي. في الاختبارات، تحملت الطائرات المجهزة بهذا القفص ضربات برق اصطناعية تصل إلى 150 ألف أمبير. هذا أكثر بخمس مرات من ضربة البرق الطبيعية العادية. هذا يعني أن النظام يعمل بفعالية في حوالي 98 بالمئة من حالات البرق الطبيعية الفعلية.

التكنولوجيا الثانية هي نظام تفعيل قائم على المجال الكهربائي. سلك موصل يربط الطائرة بالأرض، ومفتاح عالي الجهد مثبت على مستوى الأرض. بتشغيل هذا المفتاح في اللحظة المناسبة تماما، تنشئ NTT تغييرا سريعا في المجال الكهربائي حول الطائرة. هذا التغيير في قوة المجال يجذب البرق نحو الطائرة مما يفعل الضربة بشكل مقصود بدلا من تركها للصدفة.

أول عرض توضيحي في العالم

اختبرت NTT هذه التكنولوجيا في جبال مدينة هامادا في محافظة شيمانه باليابان على ارتفاع 900 متر. استخدم العلماء جهازا علميا يسمى كاشف المجال للكشف عن قوة المجال الكهربائي على مستوى الأرض لتحديد الوقت المناسب لتفعيل البرق. مع اقتراب سحابة رعدية وقوة المجال الكهربائي تزداد، أطلقوا طائرة مجهزة بقفص الحماية والسلك الموصل.

في 13 ديسمبر 2024، حركوا الطائرة نحو سحابة رعدية على ارتفاع 300 متر وفعلوا مفتاح الجهد العالي على السلك الموصل. هذا أنشأ اتصالا كهربائيا بالأرض. على الفور، تدفق أكثر من 2000 فولت عبر السلك برفقة تغيير كبير في المجال الكهربائي المحيط. هذا الارتفاع المفاجئ في قوة المجال المحلية فعل ضربة برق موجهة مباشرة نحو الطائرة. هذا كان إنجازا عالميا.

أنتجت الضربة صوتا مدويا وومضة مرئية وذوبانا طفيفا في قفص الحماية. لكن الطائرة استمرت في الطيران بثبات. أثبتت NTT أن طريقة تفعيل البرق نجحت وأن تكنولوجيا الحماية من البرق عملت بشكل جيد. يمكن تفعيل البرق بشكل متعمد وتوجيهه بأمان.

من الحماية إلى الطاقة

التطبيق الفوري هو حماية المجتمعات والبنية التحتية الحرجة. شركات الكهرباء والمشغلون في مجال الاتصالات والوكالات الحكومية يمكنهم في النهاية نشر هذه الطائرات لامتصاص طاقة البرق من السحب الرعدية قبل أن تصل إلى الأرض. هذا سيمنع انقطاع الكهرباء ويحمي شبكات الاتصالات ويقلل المخاطر على الناس في البيئات الخارجية.

لكن NTT تفكر بشكل أبعد. البرق يحتوي على طاقة هائلة. الفريق يطور تكنولوجيا لالتقاط وتخزين هذه الطاقة لاستخدامها في النهاية كمصدر طاقة متجدد. تخيل إذا كان يمكن حصاد كميات هائلة من الطاقة الكهربائية المحررة من العواصف الرعدية وتخزينها وتوزيعها على المجتمعات. الطائرات نفسها التي تحمي الناس من البرق يمكنها أن تجمع الطاقة النظيفة في نفس الوقت.

يستمر البحث حول التنبؤ الدقيق بموقع البرق وفهم أعمق لآليات البرق. هذا يشمل الفيزياء والعمليات التي تقف وراء كيفية تشكل البرق. ستكون الطائرات المستقبلية قادرة على تحديد موقع أنفسها حيث سيضرب البرق بفائدة أقصى.