¿Se pueden usar los láseres para perforar agujeros o construir túneles?

Como sé, los láseres se pueden usar para perforar agujeros en diamantes o dar forma a diamantes, estaba imaginando que podemos usar una fuente de láser muy amplia para perforar agujeros a través de cuerpos rocosos y, por lo tanto, usarla para reemplazar máquinas para construir túneles subterráneos, cavar bajo tierra para minería u otros usos que necesitan perforar agujeros a través de cuerpos rocosos.

¿Es posible la idea de perforar agujeros con láser en ingeniería y vista física? Si es posible, ¿cómo explicar que hoy en día todavía usamos máquinas para perforar túneles físicamente? ¿Es solo porque el costo de los láseres es más alto o simplemente es técnicamente imposible?

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Respuestas (2)

Correcto, los láseres pueden perforar agujeros, pero hay un par de cosas importantes que debe saber:

  1. Los láseres funcionan utilizando la luz "en fase" fuertemente dirigida para calentar la sustancia y quemarla de manera efectiva. La roca tiene una de las temperaturas de fusión más altas y mucho menos la temperatura de ebullición. Entonces, se usaría una enorme cantidad de energía para generar este calor;
  2. Sospecho que tener un láser tan ancho sería menos efectivo que un anillo de láseres y luego eliminar la roca interna. La cantidad de roca gaseosa que se generaría ofuscaría la luz del láser y provocaría un enorme chorro de gas a base de silicio (el sílice tiene una temperatura de ebullición de 2950 °C) que se fraguaría cuando estuviera lo suficientemente frío y causaría todo tipo de problemas técnicos.

Técnicamente posible, pero hay mejores formas. En respuesta a por qué no se usa ahora, la energía sería demasiado alta y no tenemos la tecnología para producir tanta potencia (energía por tiempo) en un láser (y probablemente ni siquiera en el circuito o la generación de energía tampoco).

En realidad, los láseres de pulso explotarán el material sin derretirlo y observarán los láseres que se utilizan para el tejido que están sintonizados para interrumpir los enlaces atómicos y no calentar el tejido circundante.
@JDługosz Buen punto. ¿Usando expansión térmica diferencial, supongo? Similar al anillo de láseres, se requeriría remoción de masa.
Creo que provoca desconchados al vaporizar un pequeño punto, por lo que la explosión resultante agrieta el material circundante, especialmente si está debajo de la superficie. También los metales tienen sus propios efectos extraños. Expandí eso en una Respuesta. Parece que Wikipedia no cubre la ablación / desprendimiento de láser pulsado .
@JDługosz Sí, exactamente. Muy genial. Gracias por compartir

Puedo sugerir algunas ideas gee-wiz para hacer una excavadora láser plusible.

En primer lugar, hay láseres diseñados para perforar agujeros en el material y funcionan mediante pulsos intensos y ultracortos. Esto golpea el material y lo hace explotar como un vaso tibio que cae en agua fría. Puede buscar ablación con láser pulsado para obtener más información.

En segundo lugar, considere la forma mágica en que los láseres pueden cortar la piel y otros tejidos para que se derritan sin calentar en absoluto el tejido circundante. Esto funciona al excitar los enlaces moleculares con el empujón justo para romperlos.

Los láseres también se utilizan para determinar la composición química . Y mire la tercera palabra en el nombre Espectroscopia de ruptura inducida por láser . ¡La ChemCam sí deja agujeros!

cámara química

Por lo tanto, imagine un sistema que usa espectroscopia láser para determinar los enlaces minerales exactos presentes en un lugar en particular y luego lo dispara con pulsos sintonizados para desintegrar esos enlaces.

La alternativa final es simplemente potencia bruta. El Stanford LCLS es un láser de rayos X un billón de veces más brillante que las fuentes de luz de sincrotrón "tradicionales" , que son en sí mismas muchos órdenes de magnitud más brillantes que las fuentes normales. Cuando golpea una muestra, los electrones simplemente son expulsados ​​más rápido de lo que pueden reaccionar los núcleos más pesados, y la siguiente explosión de átomos cargados positivamente sigue en una escala de tiempo mucho más lenta.

Sin embargo, la energía bruta es muy ineficiente. Usar energía para romper el material, incluso usando presión como en las máquinas perforadoras de túneles convencionales, es mucho más económico.

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