Природа

Солнечный щит из лунной пыли для борьбы с глобальным потеплением


Одна из стратегий, рассматриваемых для борьбы с изменением климата, заключается в уменьшении количества солнечной энергии, получаемой поверхностью Земли. Ученые придумали ряд устройств для этого, например, гигантские космические экраны. Однако такой подход сопряжен с серьезными техническими проблемами. Недавно исследователи показали, что использование пылевого облака (с Луны или астероида) в качестве солнечного щита является более простым и эффективным подходом.

Человечество выбрасывает слишком много парниковых газов. Эти газы поглощают большую часть теплового излучения, испускаемого поверхностью Земли, и переизлучают его во всех направлениях, в том числе в сторону поверхности. Это излучение добавляется к солнечному излучению, что повышает температуру и способствует глобальному потеплению. Поэтому одной из стратегий, рассматриваемых для ограничения потепления, является уменьшение количества получаемой солнечной энергии путем перехвата солнечного света до того, как он достигнет Земли. Блокирования от 1 до 2% было бы достаточно для смягчения последствий глобального потепления.

Поэтому на протяжении десятилетий ученые придумывали способы блокировать это излучение, например, с помощью больших космических экранов или роя маленьких спутников. Точка Лагранжа L1 системы Земля-Солнце представляется идеальным местом для эффективного затенения нашей планеты. Однако этот подход сопряжен с рядом трудностей, таких как удержание устройства на орбите под давлением солнечного излучения и отправка необходимого материала, более 109 кг (!), в точку L1 - что примерно в сто раз больше, чем все, что люди отправляли в космос до сих пор. Однако существует альтернатива, которая может преодолеть эти трудности: использование микрометрических зерен пыли в качестве экрана.

Стратегия, вдохновленная формированием планет

Команда из Университета Юты недавно повторно изучила возможность использования пыли для блокирования части солнечного света. Они отмечают, что в отличие от других земных стратегий геоинженерии, смягчение изменения климата с помощью этого подхода не оказывает долгосрочного воздействия на нашу планету или ее атмосферу.

Их работа была вдохновлена техникой, которую они используют для изучения процесса формирования планет - одной из постоянных тем их исследований. В этом процессе участвует большое количество пыли, вращающейся вокруг звезды-хозяина. Эти пылевые кольца перехватывают свет звезды и переизлучают его, в том числе в сторону Земли: так астрономы обнаруживают звезды, у которых формируются новые планеты.

"Отсюда и возникла идея: если взять небольшое количество материала, вывести его на специальную орбиту между Землей и Солнцем и раздробить, то мы сможем блокировать большое количество солнечного света при небольшой массе", — сказал Бен Бромли, профессор физики и астрономии и ведущий автор исследования.

Общая эффективность щита, очевидно, зависит от его способности поддерживать орбиту, отбрасывающую тень на Землю. Поэтому команда сначала оценила ослабление, вызванное различными типами пыли, а затем определила, на каких орбитах пыль будет находиться достаточно долго, чтобы обеспечить адекватную тень.

Затухание монодисперсного облака частиц с общей массой 109 кг в точке L1 как функция радиуса. (слева) Затухание для сферических частиц из различных типов материалов. (справа) Затухание для стеклянной пыли различной формы.

"Наши расчеты включают изменения свойств зерен и орбитальных решений в зависимости от лунных и планетарных возмущений", — пишут исследователи в журнале PLOS Climate. В этой работе они стремились к снижению солнечного излучения на 1,8%, что соответствует 6 дням ослабления в год.

Эффективный и непостоянный щит

По оценкам команды, для достижения значительного результата на климат необходимо около 1010 кг пыли в год, в зависимости от свойств пыли и способа развертывания облака. Компьютерное моделирование показало, что пыль легко отклоняется солнечными ветрами, радиацией и гравитацией в пределах Солнечной системы. Для этого потребуется неиссякаемый запас пыли, чтобы ее можно было регулярно отправлять после каждого рассеивания облака. "Источниками пыли являются Земля, Луна или, возможно, отклонившийся астероид", — отмечают исследователи.

Расположение смоделированных зерен микрометрового размера, непрерывно запускаемых с орбитального аппарата на L1, как видно с Земли. На изображении показано расположение зерен через 48 дней после начала моделирования.

Из их исследования следует, что одним из наиболее перспективных подходов является использование пушистых зерен с высокой пористостью для повышения эффективности экстинкции на единицу массы, а также запуск этого материала направленными струями с платформы, расположенной на орбите вокруг L1, где гравитационные силы уравновешены. Напомним, что по определению объект с ничтожно малой массой в точке Лагранжа остается неподвижным относительно двух орбитальных тел и вращается вместе с ними. Однако это потребует астрономических затрат и усилий.

Более простой и экономичный подход заключается в баллистическом выбросе пылевых зерен с поверхности Луны в направлении точки L1. Авторы говорят, что запуск лунной пыли с Луны может стать дешевым способом затенить Землю на несколько дней. "Преимущества по сравнению с наземным запуском включают готовый резервуар пыли на лунной поверхности и меньшую кинетическую энергию, необходимую для выхода на солнцезащитную орбиту", — объясняют они.

Следует отметить, что в данном исследовании изучалось только потенциальное влияние этой стратегии и не определялось, являются ли эти сценарии логистически осуществимыми.

Регулярное обновление пыли может показаться сдерживающим аспектом этой стратегии, но, как упоминалось выше, временный характер пылевого облака также является преимуществом: каждое облако сохраняется всего несколько дней, прежде чем пыль рассеивается по Солнечной системе, поэтому нет риска, что Земля станет холодной и негостеприимной.

Подпишитесь на нас: Вконтакте / Telegram
Back to top button