Хабрахабр

[Перевод] Спросите Итана: можем ли мы сделать солнечный экран для борьбы с изменением климата?


Обычно такие структуры, как показанный здесь IKAROS, рассматриваются, как потенциальные космические паруса. Но другим их применением, если расположить их в нужной точке, может стать блокирование части солнечного света, что поможет охладить Землю.

Наука чрезвычайно ясно говорит, что происходит: Земля разогревается, причиной тому служат испускаемые в результате человеческой деятельности парниковые газы, и концентрация этих газов со временем только продолжает расти, не переставая. Глобальное изменение климата – одна из наиболее неотложных сегодняшних проблем человечества. Земля продолжает разогреваться, уровень моря повышается, и глобальный климат изменяется. И хотя раздаётся множество призывов по уменьшению выбросов, сбору углерода, отказа от ископаемого топлива, мало чего эффективного было сделано. Такой вопрос задаёт нам наш читатель:
Можем ли мы предпринять иной подход, и частично закрыть свет, идущий от Солнца?

Все, испытывавшие полное затмение, знают, что температура уменьшается, а свет приглушается. Почему бы нам не рассмотреть строительство солнечного экрана в космосе, изменяющего количество света (энергии), приходящей на Землю? Идея в том, чтобы сделать что-нибудь, располагающееся между нами и Солнцем целый год.

Это один из наиболее амбициозных, но также и наиболее разумных вариантов, которые мы можем рассмотреть в области борьбы с глобальным изменением климата.

Последствия большей их части обычно считаются плохими для большинства людей в мире, поэтому и существует глобальное движение по борьбе с ними. В целом хорошо известно, что увеличение концентрации парниковых газов в атмосфере является причиной глобального потепления, которое, в свою очередь, изменяет климат и погодные закономерности во многих аспектах. Если не выбирать наиболее популярное решение, о возвращении атмосферных газов Земли к доиндустриальным уровням, то единственными оставшимися у человечества вариантами будут адаптация к изменениям или применение геоинженерных решений.

Но тут могут проявиться чрезвычайно нежелательные побочные эффекты.
Проект SPICE будет исследовать осуществимость одной из так называемых геоинженерных техник: стимуляция естественных процессов, выпускающих в стратосферу мелкие частицы, которые будут отражать несколько процентов приходящего к нам солнечного излучения, что охладит Землю.

Большая часть решений включает в себя дальнейшее изменение поверхности или атмосферы Земли, с по большей части неизвестными и непредсказуемыми последствиями. Последний вариант, геоинженерия, не лишён рисков. С уменьшением солнечного излучения можно контролировать температуру, даже если концентрация парникового газа в атмосфере будет продолжать расти. Из всех геоинженерных вариантов наименее рискованным будет предложенный нашим читателем: запустить что-нибудь в космос подальше от Земли, чтобы блокировать часть солнечного света. Если бы мы захотели полностью аннулировать влияние всего глобального потепления, произошедшего с начала промышленной революции, нам пришлось бы навсегда заблокировать примерно 2% солнечного света.

Объект может быть меньше или располагаться дальше, и не отбрасывать тени на нашё планету, но при этом уменьшить количество солнечного света, достигающего Земли.
На Земле возможны солнечные затмения, они происходят, когда Луна выстраивается в плоскости Земля-Солнце во время новолуния.

Между Землёй и Солнцем существует гравитационно квазистабильная точка, которая, по сути, всегда будет находиться на пути солнечного света. Но, по крайней мере, теоретически, это легче осуществить, чем вам может показаться. Во время движения Земли по орбите вокруг Солнца, объект, расположенный в L1, будет постоянно оставаться между Землёй и Солнцем, и никогда не отклоняться от этой точки в течение года. Она известна, как точка Лагранжа L1, и является идеальным местом расположения спутника, который должен оставаться точно между Землёй и Солнцем. Её физическое расположение находится в межпланетном пространстве, примерно на 1 500 000 км ближе к Солнцу, чем к Земле.

Объекты могут находиться на стабильных луноподобных орбитах вокруг Земли, или на квазистабильных орбитах, следуя впереди или за Землёй.
Контурный график эффективных потенциалов системы Земля-Солнце. Точка L1 идеальна для постоянной блокировки солнечного света.

Но одна тень, или несколько небольших теней, по сути, заблокируют достаточно света, чтобы уменьшить количество доходящего до Земли излучения. На таком расстоянии даже объект размером с Землю не отбросит тень на нашу планеты, поскольку конус его тени закончится задолго до того, как дойдёт до нашего мира. км. Чтобы достичь уровня уменьшения, достаточного для противостояния глобального потепления, то есть, чтобы уменьшить приходящее излучение на 2%, необходимо будет покрыть площадь в 4,5 млн кв. Это эквивалентно размеру объекта, занимающего половину площади поверхности Луны. в точке L1. Но, в отличие от Луны, мы можем поделить его на столько мелких объектов, сколько необходимо.

Они прозрачны, но размывают передаваемый свет в форме пончика, как это видно на примере звёзд на фоне.
На рисунке показаны объекты диаметром в 60 см в точке L1. Такой способ устранения света исключает влияние давления излучения, что в ином случае привело бы у деградации орбиты L1. Солнечный свет тоже размывается, и проходит мимо Земли.

Вместо огромной и тяжёлой структуры это будет массив из 16 триллионов предметов, каждый из которых представляет собой кружок порядка 30 см радиусом. Одно из предложений, выдвинутых астрономом из Аризонского университета Роджером Эйнджелом, предлагает запустить группу малых космических кораблей в точку L1. Он не создаст никакой тени на Земле, но равномерно уменьшит общее количество света, доходящего до поверхности планеты, что будет равносильно огромному количеству тёмных пятен, рассеянных по поверхности Солнца. Такой массив способен заблокировать достаточно излучения.

Основная её функция – смягчить глобальное потепление, преломляя свет так, чтобы он уходил мимо Земли.
Принцип космической линзы. На самом деле потребуется линза меньше и тоньше, чем показано здесь

Можно сделать стеклянный щит, работающий, как линза, и рассеивающий большое количество света в сторону от Земли. Ещё одно предложение, выдвинутое аж в 1989 году Джеймсом Ёарли, состоит в размещении в космосе очень большой линзы. В точке L1 линза (или набор линз) должна будет покрыть порядка миллиона кв. Огромная космическая линза, или набор маленьких линз, которым надо быть толщиной всего в несколько миллиметров, чтобы преломлять свет, и тогда довольно много света, который мог бы столкнуться с Землёй, будет перемещён в межпланетное пространство. км., чтобы уменьшить солнечную энергию, достигающую Земли, на 2%.

Но с ним есть две проблемы. В принципе, звучит просто, и потенциально, это решение проблемы глобального потепления с малым риском и большой пользой.

Ракета достигла низкой орбиты, успешно доставила груз, а главные двигатели вернулись на мыс Кеннеди, где успешно приземлились.
Самый первый запуск Falcon Heavy 6 февраля 2018 стал успешным. Обещание многоразовой ракеты стало реальностью, и оно может снизить стоимость запуска грузов до $2000 за килограмм.

Мы делали это много раз – именно туда отправляются почти все миссии со спутниками, наблюдающими за Солнцем. 1) Стоимость запуска. Космическая программа человечества в состоянии отправить объект в точку L1. Если взять предложение Эйнджела касательно прозрачных тонких плёнок, и каждая плёнка будет толщиной всего в 1/200 мм и весить один грамм, общая масса их составит 20 млн тонн. Но стоимость запуска даже очень тонких и лёгких космических кораблей будет нереальной. А мы ещё не дошли до второй проблемы. Даже если стоимость запусков технологий следующего поколения, таких, как Falcon Heavy, сможет снизиться до $2000 за кг (в десять раз меньше, чем сейчас), у нас всё равно получатся сотни миллиардов долларов.

Если в точке L1 разместить несколько спутников для сбора солнечной энергии, они смогут не только блокировать часть солнечного света, но и обеспечить полезную энергию для других целей.
НАСА задумало спутник солнечной энергии в 1970-х. Но точка L1 нестабильна.

И это случится слишком быстро по нашим меркам: на временных отрезках от нескольких лет до нескольких десятилетий, в зависимости от успешности изначального вывода на орбиту. 2) Орбитальная стабильность. Точка L1 лишь квазистабильна, то есть, либо всё, что мы туда запускаем, необходимо поддерживать при помощи двигателей на нужной орбите, либо оно в итоге уплывёт оттуда и перестанет блокировать солнечный свет. И это только если стоимость запусков уменьшиться в 10 раз от сегодняшней. А это значит, что для блокирования света нам понадобятся расходы в десятки миллиардов долларов в год только для поддержки запусков: а это сравнимо с ежегодным бюджетом НАСА.


Так же, как тень на Земле может понизить температуру, уменьшив количество приходящего солнечного света, так и несколько блокирующих свет аппаратов в космосе могут уменьшить количество света, доходящего до Земли

Другие идеи, такие, как крупномасштабное изменение атмосферы, множество спутников на низкой орбите вокруг Земли, впрыск формирующих облака веществ или отражающих частиц в небо или океан, потенциально могут иметь катастрофические непредсказуемые последствия. Большое преимущество удалённого блокирования света состоит в отсутствии риска появления долговременных отрицательных эффектов на Земле, связанных с геоинженерными решениями. Но самыми большими препятствиями сегодня являются проблемы стоимости и долговременной стабильности.

Увеличение количества CO2 в атмосфере с середины XVIII века поражает, и продолжает идти, не ослабевая.
Концентрацию диоксида углерода в атмосфере Земли можно определить как по измерениям ледяных кернов, так и благодаря станциям отслеживания атмосферы.

Идеи таких экранов, которые обычно называют "космическим тентом", могут стать наилучшим нашим вариантом. Тем временем, планета продолжает разогреваться, уровень CO2 продолжает расти, и никаких эффективных стратегий для изменения ситуации не существует. Но годы, десятилетия, века и тысячелетия проходят, и нашим потомкам придётся иметь дело с последствиями наших действий или бездействия в течение следующих поколений. И хотя его стоимость невозможно высока, в долгосрочной перспективе это может стать наиболее дешёвым вариантом, который мы захотим реализовать.

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть