Космический зонтик - Википедия - Space sunshade

Смотрите также: Управление солнечным излучением

А космический зонтик или же солнцезащитный козырек это зонтик который отвлекает или иным образом снижает часть излучения звезд, предотвращая их попадание в космический корабль или планету и тем самым уменьшая ее инсоляция, что снижает нагрев. Отводить свет можно разными способами. Первоначально предложенная в 1989 году, первоначальная концепция космического зонта предполагает размещение большого затемненного диска или технологии аналогичного назначения между Землей и Солнцем.

Зонт представляет особый интерес как климатическая инженерия метод для смягчение глобальное потепление через управление солнечным излучением. Повышенный интерес к таким проектам отражает озабоченность по поводу того, что сокращение выбросов углерода, согласованное на международном уровне, может оказаться недостаточным для сдерживания изменения климата.[1] Солнцезащитные козырьки также можно использовать для производства космическая солнечная энергия, действуя как спутники на солнечной энергии. Предлагаемые дизайны плафонов включают цельный плафон и плафон из множества мелких предметов. Большинство таких предложений предполагает наличие блокирующего элемента на линии L1 Солнце-Земля. Точка лагранжиана.

В 1989 году Джеймс Эрли предложил солнцезащитную козырек из космоса, чтобы отводить солнечный свет на планетарный уровень. По его замыслу, из лунного материала был изготовлен большой стеклянный (2000 км) оккультер и установлен в точке L1. Проблемы включали большое количество материала, необходимого для изготовления диска, а также энергию для запуска его на орбиту.[2]

Конструкции планетарных зонтиков

Облако малых космических кораблей

Один предлагаемый солнцезащитный козырек будет состоять из 16 триллионов маленьких дисков на L1 Солнце-Земля. Точка лагранжиана, 1,5 миллиона километров над Землей. Каждый диск должен иметь диаметр 0,6 метра и толщину около 5 микрометров. Масса каждого диска будет около грамма, что в сумме составит почти 20 миллионов тонн.[3] Такой группы маленьких солнцезащитных козырьков, которые блокируют 2% солнечного света, отклоняя его в космос, было бы достаточно, чтобы остановить глобальное потепление, давая достаточно времени, чтобы сократить выбросы на Земле.[4]

Предполагается, что отдельные автономные летчики, создающие облако зонтиков, не отражают солнечный свет, а представляют собой прозрачные линзы, слегка отклоняющие свет, чтобы он не ударял по Земле. Это сводит к минимуму влияние давление солнечного излучения на агрегатах, требуя меньших усилий для удержания их на месте в точке L1. Оптический прототип был построен Роджер Энджел с финансированием от NIAC.[5]

Оставшееся солнечное давление и тот факт, что точка L1 является одной из неустойчивое равновесие, легко нарушаемый колебаниями Земли из-за гравитационных эффектов Луны, требует, чтобы маленькие автономные летательные аппараты были способны маневрировать, чтобы удерживать позицию. Предлагаемое решение - разместить на поверхности листовок зеркала, способные вращаться. Используя давление солнечного излучения на зеркала как солнечные паруса и наклоняя их в правильном направлении, летчик сможет изменять свою скорость и направление, чтобы оставаться на месте.[6]

Такая группа зонтиков должна занимать площадь около 3,8 миллиона квадратных километров, если их разместить в точке L1.[6] Развертывание листовок - проблема, требующая многоразовых ракет. С помощью 100-тонного бустера LEO один спуск в день позволит выпустить необходимое количество парусов в течение 20 лет.

Даже в этом случае потребуются годы, чтобы запустить достаточное количество дисков в орбита иметь какой-либо эффект. Это означает долгое время выполнения заказа. Роджер Энджел из Университета Аризоны[3] представил идею навеса на Национальная академия наук США в апреле 2006 г. и выиграл НАСА Грант Института перспективных концепций на дальнейшие исследования в июле 2006 г.

По оценкам, создание этого солнцезащитного козырька в космосе обойдется в более чем 130 миллиардов долларов США в течение 20 лет с расчетным сроком службы 50-100 лет.[7] Таким образом, профессор Энджел пришел к выводу, что «солнцезащитный козырек не заменяет развивающиеся Возобновляемая энергия, единственное постоянное решение. Такой же массовый уровень технологических инноваций и финансовых вложений может гарантировать это. Но если планета попадет в крутой климатический кризис это можно исправить только с помощью охлаждения, было бы хорошо подготовиться с некоторыми разработанными решениями по затемнению ".[6][8]

Одна линза Френеля

Основная функция космической линзы - смягчить глобальное потепление. Достаточно линзы диаметром 1000 километров, и она намного меньше, чем то, что показано на этом упрощенном изображении. Как Линза Френеля это будет всего несколько миллиметров.

Несколько авторов предложили рассеивать свет до того, как он достигнет Земли, поместив очень большую линзу в космос, возможно, в L1 точка между Землей и Солнцем. Этот план был предложен в 1989 г. Дж. Т. Ранним.[9]

В 2004 году физик и писатель-фантаст. Грегори Бенфорд подсчитал, что вогнутый вращающийся Линза Френеля 1000 километров в поперечнике, но толщиной всего несколько миллиметров, парящие в космосе на L1 точка, снизит поступление солнечной энергии на Землю примерно на 0,5–1%.[10]

Стоимость такого объектива оспаривается. На съезде научной фантастики в 2004 году Бенфорд подсчитал, что это будет стоить около АМЕРИКАНСКИЙ ДОЛЛАР$ 10 миллиард авансом и еще 10 миллиардов долларов на вспомогательные расходы в течение срока его службы.[10]

Одна дифракционная решетка

Аналогичный подход предполагает размещение очень большого дифракционная решетка (тонкая проволочная сетка) в космосе, возможно, на L1 точка между Землей и Солнцем. Предложение о дифракционной сетке 3000 тонн было сделано в 1997 г. Эдвард Теллер, Лоуэлл Вуд, и Родерик Хайд,[11] хотя в 2002 году эти же авторы выступали за блокировку солнечной радиации в стратосфере, а не на орбите, учитывая современные технологии космических запусков.[12]

Солнцезащитные козырьки для космических кораблей

В Космический телескоп Джеймса Уэбба Инфракрасный телескоп (JWST) снабжен многослойным солнцезащитным козырьком, обеспечивающим охлаждение телескопа.

Для космического корабля, приближающегося к Солнцу, солнцезащитный козырек обычно называют теплозащитным экраном. Известные космические корабли [конструкции] с теплозащитными экранами включают:

  • Посланник запущен в 2004 г., вращался вокруг Меркурия до 2015 г., имеет солнцезащитный козырек из керамической ткани.
  • Солнечный зонд Parker (ранее был Solar Probe Plus), запущен в 2018 (углерод, углеродная пена, углеродный сэндвич-экран)
  • Солнечный орбитальный аппарат, запущен в феврале 2020 г.
  • BepiColombo, чтобы вращаться вокруг Меркурия, с помощью оптических солнечных отражателей (действующих как солнцезащитный козырек) на компоненте планетарного орбитального аппарата.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Хикман, Джон (2018). «Политическая экономия планетарного навеса». Астрополитика. 16 (1): 49–58. Bibcode:2018АстПо..16 ... 49ч. Дои:10.1080/14777622.2018.1436360. S2CID  148608737.
  2. ^ Горветт, Зария (26 апреля 2016 г.). «Как гигантский космический зонт может остановить глобальное потепление». BBC.
  3. ^ а б «Космический навес может быть возможным в случае глобального потепления». EurekAlert. 3 ноября 2006 г.. Получено 11 ноября 2010.
  4. ^ «Глобальный зонтик». Новости BBC. 19 февраля 2007 г.. Получено 11 ноября 2010.
  5. ^ Тненбаум, Дэвид (23 апреля 2007 г.). «Пироги в небе: решение проблемы глобального потепления». Журнал Astrobiology. Получено 14 ноября 2010.
  6. ^ а б c Ангел, Роджер (18 сентября 2006 г.). «Возможность охлаждения Земли облаком малых космических аппаратов вблизи внутренней точки Лагранжа (L1)». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. PNAS. 103 (46): 17184–9. Bibcode:2006PNAS..10317184A. Дои:10.1073 / pnas.0608163103. ЧВК  1859907. PMID  17085589. Получено 14 ноября 2010.
  7. ^ Конечны, Павел (6 декабря 2018 г.). «Нам нужен SpaceX BFR не только для того, чтобы добраться до Марса, но и для того, чтобы спасти ЗЕМЛЮ от глобального потепления». Середина. Получено 11 марта 2019.
  8. ^ «Космический солнцезащитный козырек может быть применим в чрезвычайной ситуации глобального потепления» (Пресс-релиз). Университет Аризоны. 6 ноября 2006 г.. Получено 29 апреля 2009.
  9. ^ Дж. Т. Ранний (1989), "Космический солнечный щит для компенсации парникового эффекта", Журнал Британского межпланетного общества, 42, стр. 567–569, Bibcode:1989JBIS ... 42..567E. Это предложение также обсуждается в сноске 23 к Эдвард Теллер; Родерик Хайд и Лоуэлл Вуд (1997), Глобальное потепление и ледниковые периоды: перспективы физической модуляции глобальных изменений (PDF), Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса, получено 30 октября 2010.
  10. ^ а б Видеть Рассел Дави, "Суперзлодейство: астроинженерия, глобальное потепление" и Билл Кристенсен, «Уменьшите глобальное потепление, блокируя солнечный свет» В архиве 2009-04-17 на Wayback Machine.
  11. ^ Эдвард Теллер; Родерик Хайд и Лоуэлл Вуд (1997), Глобальное потепление и ледниковые периоды: перспективы физической модуляции глобальных изменений (PDF), Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса, получено 30 октября 2010. См., В частности, страницы 10–14.
  12. ^ Эдвард Теллер, Родерик Хайд и Лоуэлл Вуд (2002), Активная стабилизация климата: практические физические подходы к предотвращению изменения климата (PDF), Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса, получено 30 октября 2010

внешняя ссылка

  • Маркис, Франк; Санчес, Жоан-Пау; Макиннес, Колин Р. (2015). «Оптимальные конфигурации солнцезащитных штор для космической геоинженерии вблизи точки L1 Солнце-Земля». PLOS ONE. 10 (8): e0136648. Дои:10.1371 / journal.pone.0136648. ISSN  1932-6203.