В плазменной трубе: Идеи Теслы – в жизнь!

Началась эта история еще в конце ХХ в., когда было показано, что мощные и ультракороткие лазерные импульсы, взаимодействуя с частицами воздуха, ионизируют его, образуя плазменные нити (или филаменты). Если с помощью конических линз или адаптивной оптики придать лазерному лучу форму кольца, то таким путем можно получить протяженный плазменный цилиндр, причем если диаметр цилиндра будет сравним с длиной волны микроволнового (СВЧ) излучения, он может действовать, как волновод — канал, способный поддерживать распространение волн вдоль него. (Общеизвестным примером волноводов может служить обычное оптоволокно — с той разницей, что формируется оно не плазмой, а стеклом или пластиком, и передает не микроволны, а видимое излучение.)

В отличие от видимого излучения, микроволновое несет куда больше энергии. Так что, используя лазер, мы могли бы организовывать ее передачу на расстояние — в буквальном смысле слова, по воздуху, как мечтал еще великий Тесла («Повелитель молний»). К сожалению, эта схема наталкивается на серьезное препятствие. Проводимость плазмы невелика, и волны затухают в ней довольно быстро, успев преодолеть, в лучшем случае, несколько метров.

Теоретическое решение проблемы было найдено еще в 1960-е, когда советский физик Гурген Аскарьян предложил использовать плазменный волновод, излучение в котором передавалось бы за счет эффекта полного внутреннего отражения. Точно так происходит и в оптоволокне: распространяющиеся вдоль него волны попадают на край под очень острым (скользящим) углом и отражаются от границы разделения сред, без потерь проходя десятки, а порой и сотни километров. Аналогичный эффект можно реализовать и в плазме — правда, для этого потребуется использовать ультрафиолетовый лазер, высокоэнергетическое излучение которого способно эффективно ионизировать воздух, причем лазер таких характеристик, которые в 1960-х были еще недостижимы.