Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Космические зеркала - это искусственные спутники, которые предназначены для изменения количества солнечной радиации, воздействующей на Землю, в рамках климатической инженерии . С момента зарождения идеи в 1980-х годах космические зеркала в основном теоретизировались как способ отклонения солнечного света для противодействия глобальному потеплению и серьезно рассматривались в 2000-х годах. [1] [2] Было предложено несколько вариантов реализации концепции космического зеркала, но до сих пор ни одна из них не была реализована, кроме проекта « Знамя » Россией из-за логистических проблем и проблем с развертыванием. [1] [3]

Общая концепция [ править ]

История [ править ]

Идея создания космических зеркал как метода климатической инженерии восходит к 1980-м годам. Первые предложения были предложены по охлаждению климата Венеры, чтобы обеспечить теоретическое будущее, в котором люди будут населять другие планеты. [4] В 1989 году Джеймс Эрли, работавший в Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса , предложил использовать «космическую тень» диаметром 2000 километров, вращающуюся вокруг точки Лагранжа L1 . Он оценил стоимость от одного до десяти триллионов долларов США и предложил изготовить его на Луне из лунного камня. [4]

Космические зеркала были также предложены на заседании круглого стола «Варианты реагирования на быстрое или серьезное изменение климата», организованном Президентской программой по технологиям изменения климата в сентябре 2001 года. Лоуэлл Вуд , старший научный сотрудник Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса, предложил разместить одно или больше «зеркал» из проволочной сетки на орбите, чтобы отклонять солнечный свет обратно в космос или фильтровать его. Вуд подсчитал, что отклонение 1% солнечного света восстановит климатическую стабильность, и для этого потребуется либо одно зеркало площадью 600 000 квадратных миль (1 600 000 км2), либо несколько зеркал поменьше. Вуд исследовал эту идею более десяти лет, но счел ее настолько невыполнимой, что это должен быть только запасной план для решения проблемы глобального потепления.

В январе 2007 года газета The Guardian сообщила, что правительство США рекомендовало продолжить исследования в области отражения солнечного света, в том числе космических зеркал, в соответствии со следующим докладом Организации Объединенных Наций об изменении климата. [5] [6] В дополнение к космическому зеркалу, предложенные методы уменьшения солнечного света включали запуск тысяч высоко отражающих воздушных шаров и закачку капель сульфата в верхние слои атмосферы для имитации вулканических выбросов. [4] [5]

Дэниел Шраг из Гарвардского университета и Дэвид Кейт из Университета Калгари организовали конференцию по климатической инженерии в ноябре 2007 года. Исследовательское сообщество пришло к единодушному мнению, что стоит продолжить изучение таких идей, несмотря на их высокую стоимость, сомнительную осуществимость некоторых идей, включая космическое зеркало. , и риск отвлечения их внимания от сокращения выбросов парниковых газов. [7] [8]

Цель [ править ]

Космические зеркала предназначены либо для увеличения, либо для уменьшения количества энергии, поступающей на планету от Солнца с целью изменения; или, чтобы отражать свет или отклонять свет от планеты, чтобы изменить условия освещения Солнца. [9] [10]

Климатическая инженерия [ править ]

Большинство прошлых предложений по разработке космических зеркал специально предназначены для замедления изменения климата на Земле. [9] Отклонение небольшого количества солнечной энергии от атмосферы Земли уменьшило бы количество энергии, поступающей в экосистему Земли.

Отражение / отклонение солнечного света [ править ]

Некоторые предложения по разработке космических зеркал также сосредоточены на способности изменять локальные условия освещения на поверхности Земли путем затенения определенных участков или отражения солнечного света на небольшие участки. [9] Выполнение этого могло бы позволить дифференцированный климат в определенных областях и потенциально дополнительный солнечный свет для улучшения роста сельскохозяйственных культур. [11] Предыдущие предложения и реализации по отражению солнечного света в основном были сделаны российскими космическими агентствами.

Дебаты [ править ]

Эксперты по климату предупредили, что предложения по геоинженерии, такие как космические зеркала, хотя потенциально могут охлаждать планету, не принесут никакой пользы для других проблем, связанных с климатом, таких как высокий уровень кислотности в океане из-за накопления углерода. [9] В прошлом многие ученые также сопротивлялись идее использования геоинженерии для сдерживания изменения климата, поскольку риски возникновения неблагоприятных последствий были слишком велики, и они беспокоились, что это побудит людей продолжать использовать ископаемое топливо, которое способствует этим изменениям. . [9]

Политика [ править ]

Время от времени политики более охотно обсуждали предложения по климатической инженерии и космическому зеркалу, чем ученые думали об их реализации. [10]Политики в администрациях Джорджа Буша и Барака Обамы обсудили и предложили финансирование предложений по созданию космических зеркал в США. Однако ученых по-прежнему беспокоят значительные риски. Мэтью Уотсон из Бристольского университета возглавил исследование потенциальных неблагоприятных последствий климатической инженерии стоимостью 5 млн фунтов и сказал: «Мы идем во сне к катастрофе, связанной с изменением климата. Сокращение выбросов, несомненно, является тем, на чем мы должны сосредоточиться, но, похоже, это не дает результата. Хотя геоинженерия пугает многих людей, и я включаю в нее себя, [ее осуществимость и безопасность] - это вопросы, на которые необходимо ответить ». [10]Профессор Оксфордского университета Стив Рейнер также обеспокоен неблагоприятными последствиями климатической инженерии, особенно возможностью людей слишком положительно относиться к последствиям и прекращать попытки замедлить реальную проблему изменения климата. Хотя, по его словам, есть потенциальная причина заниматься климатической инженерией: «Люди осуждают [климатическую инженерию] в качестве пластыря, но пластыри полезны, когда вы лечитесь». [10]

Российская реализация [ править ]

Основная статья: Знамя (спутник)

Проект « Знамя » представлял собой серию экспериментов с орбитальным зеркалом в 1990-х годах, цель которых заключалась в передаче солнечной энергии на Землю путем отражения солнечного света . Он состоял из двух экспериментов - « Знамя 2» и « Знамя 2.5», которые не удалось, и предложенного « Знамя 3» . Российское Федеральное космическое агентство отказалось от проекта после неудачного развертывания «Знамя 2.5». [3]

Научная теория [ править ]

Геоинженерия и изменение климата [ править ]

Усилия геоинженерных исследований по смягчению или обращению вспять изменений климата Земли можно разделить на две разные категории: удаление углекислого газа и управление солнечным излучением . [2] Двуокись углерода является основным источником изменения климата на Земле, поскольку вызывает повышение температуры атмосферы и закисление океанов. Хотя удаление CO2 из атмосферы могло бы полностью изменить климатические изменения, удаление углерода является более медленным и более сложным процессом по сравнению с управлением солнечным излучением. [2]

Управление солнечной радиацией направлено на прямое смягчение последствий атмосферного потепления из-за сжигания ископаемого топлива и последующего выброса парниковых газов. [2] Космические зеркала подпадают под эту категорию геоинженерии, поскольку они работают, чтобы блокировать солнечную радиацию и снижать тепловые эффекты от солнца. [2]

Предложения по исследованиям и разработкам [ править ]

Было несколько теоретических предложений относительно космических зеркал с 1980-х годов, когда исследователи пытались найти возможный способ частично отражать солнечный свет и замедлять нагревание атмосферы Земли с помощью космических зеркал. [1] Исследования космических зеркал впервые начались в 1989 году инженером Джеймсом Эрли, который предложил стеклянный экран протяженностью 2000 км. [12] Стеклянный щит должен быть построен на Луне из лунного камня из-за его огромной массы. [12] Лоуэлл Вуд, исследователь из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса, предложил отправить одно массивное зеркало на орбиту в точке Лагранжа L1, примерно в одном миллионе миль от Земли. [1] [13] На орбите у точки Лагранжа 1космическое зеркало сможет оставаться на орбите без каких-либо дополнительных источников энергии и продолжать блокировать солнечный свет. [13] В 2006 году Роджер Энджел, исследователь из Университета Аризоны, предложил отправить миллионы меньших космических зеркал вместо одного большого, чтобы сократить расходы и повысить осуществимость, поскольку одно зеркало должно занимать примерно 600 000 квадратных миль, чтобы блокировать всего один процент солнечного света. [1]

Star Technology and Research стремилась создать систему космических зеркал, которые блокировали попадание солнечного света на Землю и обеспечивали Землю еще одним источником чистой энергии. [1] Компания предложила запустить несколько сотен космических зеркальных космических аппаратов на орбиту ближе к Земле. Эти космические корабли будут вращаться вокруг экватора Земли и могут управляться дистанционно, чтобы вращаться вокруг Земли, будучи покрытыми космическими зеркалами, отражающими солнечный свет. Кроме того, космический корабль будет оснащен солнечными панелями, которые также могут собирать часть солнечного света и отправлять захваченную энергию обратно для использования на Земле. [1]

Эндрю Ян , кандидат в президенты США от демократов в 2020 году, возродил движение космического зеркала своей инициативой по расширению космического зеркала. [14] Согласно предложению Янга, американским исследователям необходимо создать спутники, аналогичные уже находящимся на орбите, оборудованные выдвигающимися космическими зеркалами с возможностью быстрого и легкого развертывания и втягивания в случае возникновения чрезвычайной ситуации. [14]

Развитие [ править ]

Проблемы [ править ]

С момента успешного запуска космического зеркала « Знамя» в 1993 году не велось активной разработки космических зеркал из-за серьезных проблем, связанных с их развертыванием, и потенциальных последствий, которые могут возникнуть после их эксплуатации.

Логистика развертывания [ править ]

Развертывание и обслуживание парка небольших космических зеркал, которые могут создать тень на расстоянии около 100000 километров в космосе, будет включать такие необходимые факторы, как энергия, строительство, транспортировка и наземные операции поддержки. [15] В целом, ориентировочная стоимость строительства и отправки в космос флота космических зеркал составляет около 750 миллиардов долларов. [15] Если космические зеркала смогут прослужить 50 лет, ежегодные затраты на техническое обслуживание оцениваются примерно в 100 миллиардов долларов. [15] Кроме того, если какой-либо отдельный спутник потребуется заменить в конце срока его службы, стоимость всей операции составит около 5 триллионов долларов. [15]

При развертывании либо одного большого космического зеркала, либо парка меньших зеркал также необходимо будет учитывать миллионы космического мусора на орбите Земли. Большинство таких обломков имеют небольшой размер - около 1 грамма. [15] Однако, в зависимости от их скорости, такие обломки могут иметь катастрофические последствия для спутников, если они столкнутся. Следовательно, орбитальные спутники должны маневрировать в сторону от отслеживаемого космического мусора, который может нанести серьезный ущерб. Вдобавок, если будет развернуто одно очень большое космическое зеркало, его огромная площадь поверхности станет очень большой мишенью для космического мусора. Поэтому маневрировать сотнями космических зеркал или одним очень большим космическим зеркалом будет очень сложно из-за огромного количества космического мусора и потенциального размера космического зеркала. [15]

Непреднамеренное изменение климата [ править ]

Прямое отражение солнечной радиации от Земли может иметь определенные неблагоприятные последствия для климата. Поскольку Земля подвергается меньшему воздействию солнечной радиации, планета будет охлаждаться, но это может привести к непредсказуемым погодным условиям. [10] Общее падение глобальной температуры может повлиять на гидрологический цикл и увеличить интенсивность засух и наводнений. [10] Кроме того, изменение температуры и климата также может негативно повлиять на выращивание сельскохозяйственных культур. [16] В результате отражение солнечной радиации может отрицательно сказаться на примерно 65% населения мира. [10]

См. Также [ править ]

  • Климатическая инженерия
  • Солнечная энергетика космического базирования
  • Знамя
  • Солнечная пушка

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d e f g Кауфман, Рэйчел (8 августа 2012 г.). "Могут ли космические зеркала остановить глобальное потепление?" . Живая наука . Проверено 8 ноября 2019 .
  2. ^ a b c d e Санчес, Жоан-Пау; Макиннес, Колин Р. (26 августа 2015 г.). «Оптимальные конфигурации солнцезащитных штор для космической геоинженерии вблизи точки L1 Солнце-Земля» . PLoS ONE . 10 (8): e0136648. DOI : 10.1371 / journal.pone.0136648 . ISSN 1932-6203 . PMC 4550401 . PMID 26309047 .   
  3. ^ а б "Знамя Космическое Зеркало" . 2006-08-08. Архивировано из оригинала на 2006-08-08 . Проверено 8 ноября 2019 .
  4. ^ a b c Понтин, Марк Уильямс (13 февраля 2007 г.). «Охлаждение планеты» . Обзор технологий Массачусетского технологического института . Проверено 8 ноября 2019 .
  5. ^ а б Адам, Дэвид (2007-01-27). «Ответ США на глобальное потепление: дым и гигантские космические зеркала» . Хранитель . ISSN 0261-3077 . Проверено 8 ноября 2019 . 
  6. ^ «Обзор правительства США проекта второго порядка вклада WGIII« Изменение климата 2007: Смягчение последствий изменения климата » » (PDF) . Хранитель . 2007 г.
  7. ^ LaMonica, Мартин (19 ноября 2007). " ' Geoengineering': Space зеркало над Гренландией?" . CNET . Проверено 8 ноября 2019 .
  8. ^ Kintisch, Eli (9 ноября 2007). «Давая изменению климата Kic k» . Наука . Проверено 8 ноября 2019 .
  9. ^ a b c d e Дин, Корнелия (2007-11-10). «Эксперты обсуждают инженерные достижения, как космические зеркала, для замедления изменения климата» . Нью-Йорк Таймс . ISSN 0362-4331 . Проверено 8 ноября 2019 . 
  10. ^ Б с д е е г Carrington, Дамиан (2014-11-26). «Отражение солнечного света в космос имеет ужасающие последствия, - говорят ученые» . Хранитель . ISSN 0261-3077 . Проверено 8 ноября 2019 . 
  11. ^ Лири, Уоррен Э. (1993-01-12). «Русские испытают космическое зеркало как гигантский ночной свет для Земли» . Нью-Йорк Таймс . ISSN 0362-4331 . Проверено 8 ноября 2019 . 
  12. ^ a b Горветт, Зария (26 апреля 2016 г.). «Как гигантский космический зонт может остановить глобальное потепление» . BBC . Проверено 8 ноября 2019 .
  13. ^ a b Хауэлл, Элизабет (22 августа 2017 г.). «Точки Лагранжа: парковочные места в космосе» . Space.com . Проверено 8 ноября 2019 .
  14. ^ a b Кан, Брайан (29 марта 2019 г.). «Гигантские космические зеркала, искусственные ледники: кандидат в президенты Эндрю Ян делится своими смелыми планами по борьбе с изменением климата» . Gizmodo . Проверено 8 ноября 2019 .
  15. ^ Б с д е е Angel, Роджер (2006-11-14). «Возможность охлаждения Земли облаком малых космических аппаратов вблизи внутренней точки Лагранжа (L1)» . Труды Национальной академии наук . 103 (46): 17184–17189. DOI : 10.1073 / pnas.0608163103 . ISSN 0027-8424 . PMC 1859907 . PMID 17085589 .   
  16. ^ Грэмлинг, Кэролин (2019-10-06). «В условиях климатического кризиса стоит ли рисковать геоинженерией?» . Новости науки . Проверено 8 ноября 2019 .