عادة ، تعتبر الهياكل مثل IKAROS الموضحة هنا على أنها أشرعة فضائية محتملة. لكن تطبيقهم الآخر ، إذا وضعتهم في النقطة الصحيحة ، يمكن أن يحجب جزءًا من ضوء الشمس ، مما سيساعد على تبريد الأرض.إن تغير المناخ العالمي من أكثر مشاكل البشرية إلحاحا اليوم. يقول العلم بوضوح شديد ما يحدث: الأرض ترتفع ، والسبب هو غازات الدفيئة المنبعثة نتيجة للنشاط البشري ، ويستمر تركيز هذه الغازات في النمو فقط بمرور الوقت ، دون توقف. على الرغم من وجود العديد من الدعوات للحد من الانبعاثات وجمع الكربون ورفض الوقود الأحفوري ، إلا أنه لم يتم عمل الكثير بكفاءة. تستمر الأرض في الاحماء ، وترتفع مستويات البحر ، ويتغير المناخ العالمي. هل يمكننا اتباع نهج مختلف وإغلاق الضوء القادم من الشمس جزئيًا؟ يطرح قارئنا مثل هذا السؤال:
لماذا لا نفكر في بناء شاشة شمسية في الفضاء تغير كمية الضوء (الطاقة) التي تأتي إلى الأرض؟ يعلم كل شخص يعاني من كسوف كلي أن درجة الحرارة تتناقص وأن الضوء خافت. الفكرة هي القيام بشيء بيننا والشمس لمدة عام كامل.
هذا هو واحد من أكثر الخيارات طموحًا ، ولكنه أيضًا الأكثر منطقية ، يمكننا أن نفكر فيه في مكافحة تغير المناخ العالمي.
بشكل عام ، من المعروف جيدًا أن زيادة تركيز غازات الدفيئة في الغلاف الجوي هي سبب الاحترار العالمي ، والذي بدوره يغير أنماط المناخ والطقس في العديد من الجوانب. عادة ما تعتبر عواقب معظمها سيئة بالنسبة لمعظم الناس في العالم ، وبالتالي هناك حركة عالمية لمكافحتها. إذا لم تختر الحل الأكثر شيوعًا ، عند عودة غازات الغلاف الجوي للأرض إلى مستويات ما قبل الصناعة ، فإن الخيارات الوحيدة المتبقية للبشرية ستكون التكيف مع التغييرات أو استخدام حلول
الهندسة الجيولوجية .
سوف يستكشف مشروع سبايس جدوى واحدة مما يسمى تقنيات الهندسة الجيولوجية: تحفيز العمليات الطبيعية التي تطلق جزيئات صغيرة في الستراتوسفير والتي ستعكس عدة في المئة من الإشعاع الشمسي الذي يأتي إلينا ، والذي سيبرد الأرض. ولكن هنا يمكن أن تظهر آثار جانبية غير مرغوب فيها للغاية.الخيار الأخير ، الهندسة الجيولوجية ، لا يخلو من المخاطر. تنطوي معظم القرارات على تغيير إضافي في سطح الأرض أو الغلاف الجوي ، مع عواقب غير معروفة وغير متوقعة في الغالب. من بين جميع خيارات الهندسة الجيولوجية ، سيقترح القارئ الأقل خطورة: إطلاق شيء ما في الفضاء بعيدًا عن الأرض لحجب جزء من ضوء الشمس. مع انخفاض الإشعاع الشمسي ، يمكن التحكم في درجة الحرارة حتى إذا استمر تركيز غازات الدفيئة في الغلاف الجوي في الزيادة. إذا أردنا إبطال تأثير كل الاحترار العالمي الذي حدث منذ بداية الثورة الصناعية ، فسنضطر إلى حجب ما يقرب من 2٪ من ضوء الشمس بشكل دائم.
الكسوف الشمسي ممكن على الأرض ، تحدث عندما يتم محاذاة القمر في طائرة الأرض-الشمس خلال القمر الجديد. قد يكون الجسم أصغر أو أبعد ، ولا يلقي ظلالًا على كوكبنا ، ولكن في الوقت نفسه يقلل من كمية ضوء الشمس التي تصل إلى الأرض.ولكن ، من الناحية النظرية على الأقل ، فإن هذا أسهل في التنفيذ مما قد تعتقد. بين الأرض والشمس توجد نقطة شبه جاذبية ، والتي ، في الواقع ، ستكون دائمًا في مسار ضوء الشمس. تُعرف
بنقطة Lagrange L1 ، وهي الموقع المثالي للقمر الصناعي ، الذي يجب أن يبقى بالضبط بين الأرض والشمس. عندما تتحرك الأرض في مدار حول الشمس ، سيبقى جسم موجود في L1 باستمرار بين الأرض والشمس ، ولن ينحرف أبدًا عن هذه النقطة على مدار العام. موقعها المادي في الفضاء بين الكواكب ، أقرب إلى الشمس حوالي 1500000 كيلومتر من الأرض.
مخطط كفاف للإمكانيات الفعالة لنظام الأرض-الشمس. يمكن أن تكون الأجسام في مدارات مستقرة تشبه القمر حول الأرض ، أو في مدارات شبه مستقرة ، تتبعها أمام الأرض أو خلفها. تعتبر النقطة L1 مثالية لمنع أشعة الشمس بشكل دائم.على مثل هذه المسافة ، حتى جسم بحجم الأرض لن يلقي بظلاله على كوكبنا ، لأن مخروط ظله سينتهي قبل وقت طويل من وصوله إلى عالمنا. لكن ظلًا واحدًا ، أو عدة ظلال صغيرة ، في الواقع ، سيحجب ما يكفي من الضوء لتقليل كمية الإشعاع التي تصل إلى الأرض. لتحقيق مستوى انخفاض كافٍ لتحمل الاحترار العالمي ، أي لتقليل الإشعاع الوارد بنسبة 2٪ ، سيكون من الضروري تغطية مساحة 4.5 مليون متر مربع. كم عند النقطة L1. وهذا يعادل حجم جسم يشغل نصف مساحة القمر. ولكن ، على عكس القمر ، يمكننا تقسيمه إلى العديد من الأشياء الصغيرة حسب الضرورة.
يوضح الشكل أشياء بقطر 60 سم عند النقطة L1. إنها شفافة ، لكنها تشوش الضوء المنبعث في شكل كعكة ، كما يمكن رؤيته في مثال النجوم في الخلفية. كما يتآكل ضوء الشمس ويمر بجانب الأرض. هذه الطريقة في القضاء على الضوء تقضي على تأثير ضغط الإشعاع ، الذي كان سيؤدي إلى تدهور المدار L1.يعرض أحد
المقترحات التي طرحها عالم الفلك من جامعة أريزونا روجر أنجل إطلاق مجموعة من المركبات الفضائية الصغيرة عند النقطة L1. بدلاً من الهيكل الضخم والثقيل ، سيكون هناك مجموعة من 16 تريليون جسم ، كل منها دائرة يبلغ قطرها حوالي 30 سم. مثل هذا الصفيف قادر على حجب ما يكفي من الإشعاع. لن يخلق أي ظل على الأرض ، ولكنه سيقلل بالتساوي إجمالي كمية الضوء التي تصل إلى سطح الكوكب ، والتي ستعادل عددًا كبيرًا من البقع الداكنة المنتشرة عبر سطح الشمس.
مبدأ عدسة الفضاء. وتتمثل وظيفتها الرئيسية في التخفيف من الاحترار العالمي عن طريق انكسار الضوء بحيث يمر فوق الأرض. في الواقع ، تحتاج إلى عدسة أصغر وأرق مما هو موضح هنااقتراح آخر طرحه بالفعل جيمس جارلي في عام 1989 ، هو وضع عدسة كبيرة جدًا في الفضاء. يمكنك عمل درع زجاجي يعمل مثل العدسة وينثر كمية كبيرة من الضوء بعيدًا عن الأرض. العدسة الكونية الضخمة ، أو مجموعة من العدسات الصغيرة التي يجب أن يكون سمكها بضعة مليمترات فقط لكسر الضوء ، وبعد ذلك يتم نقل الكثير من الضوء الذي يمكن أن يتصادم مع الأرض إلى الفضاء بين الكواكب. عند L1 ، ستحتاج العدسة (أو مجموعة من العدسات) إلى تغطية حوالي مليون متر مربع. كم لتقليل الطاقة الشمسية التي تصل إلى الأرض بنسبة 2٪.
من حيث المبدأ ، يبدو الأمر بسيطًا ، ومن المحتمل أنه حل لمشكلة الاحتباس الحراري مع مخاطر منخفضة وفائدة كبيرة. ولكن هناك مشكلتان معه.
كان أول إطلاق لـ Falcon Heavy في 6 فبراير 2018 ناجحًا. وصل الصاروخ إلى مدار منخفض ، وسلم بنجاح الشحنة ، وعادت المحركات الرئيسية إلى كيب كينيدي ، حيث هبطت بنجاح. أصبح الوعد بصاروخ قابل لإعادة الاستخدام حقيقة واقعة ، ويمكن أن يقلل من تكلفة إطلاق البضائع إلى 2000 دولار للكيلوغرام.1) تكلفة الإطلاق. برنامج الفضاء البشري قادر على إرسال شيء إلى النقطة L1. لقد فعلنا ذلك عدة مرات - تقريبًا جميع المهام التي تحتوي على أقمار صناعية تراقب الشمس تذهب إلى هناك. لكن تكلفة إطلاق حتى سفن الفضاء الرقيقة والخفيفة ستكون غير واقعية. إذا أخذنا اقتراح Angel للأغشية الرقيقة الشفافة ، وسيبلغ سمك كل فيلم 1/200 مم فقط ويزن جرامًا واحدًا ، فسيبلغ إجمالي كتلته 20 مليون طن. حتى إذا كانت تكلفة إطلاق تقنيات الجيل التالي ، مثل Falcon Heavy ،
يمكن أن تنخفض إلى 2000 دولار للكيلوغرام (أقل بعشر مرات من الآن) ، فما زلنا نحصل على مئات المليارات من الدولارات. ولم نصل بعد إلى المشكلة الثانية.
صنعت وكالة ناسا قمرًا صناعيًا للطاقة الشمسية في السبعينيات. إذا تم وضع العديد من الأقمار الصناعية في L1 لجمع الطاقة الشمسية ، فلا يمكنها فقط حجب جزء من ضوء الشمس ، ولكن أيضًا توفير طاقة مفيدة لأغراض أخرى. لكن النقطة L1 غير مستقرة.2) الاستقرار المداري. النقطة L1 هي شبه مستقرة فقط ، أي إما أن كل شيء نطلقه يجب أن يكون مدعومًا بمحركات في المدار المطلوب ، أو أنها ستطفو في النهاية وتتوقف عن حجب أشعة الشمس. وسيحدث هذا بسرعة كبيرة وفقًا لمعاييرنا: عبر فترات زمنية من عدة سنوات إلى عدة عقود ، اعتمادًا على نجاح الإطلاق الأولي في المدار. وهذا يعني أنه لمنع الضوء ، نحتاج إلى نفقات بعشرات المليارات من الدولارات سنويًا فقط لدعم عمليات الإطلاق: وهذا قابل للمقارنة بالميزانية السنوية لوكالة ناسا. وهذا فقط إذا تم تخفيض تكلفة الإطلاق 10 مرات من اليوم.
مثلما يمكن للظل على الأرض أن يخفض درجة الحرارة عن طريق تقليل كمية ضوء الشمس الوارد ، لذا فإن العديد من أجهزة حجب الضوء في الفضاء يمكن أن تقلل من كمية الضوء التي تصل إلى الأرضتتمثل ميزة كبيرة لحجب الضوء عن بُعد في عدم وجود خطر حدوث تأثيرات سلبية طويلة المدى على الأرض مرتبطة بقرارات الهندسة الجيولوجية. أفكار أخرى ، مثل تغيير واسع النطاق في الغلاف الجوي ، والعديد من الأقمار الصناعية في مدار منخفض حول الأرض ، وحقن الغيوم التي تشكل مواد أو تعكس الجسيمات في السماء أو المحيط ، يمكن أن يكون لها عواقب كارثية لا يمكن التنبؤ بها. لكن أكبر العقبات اليوم هي قضايا التكلفة والاستقرار على المدى الطويل.
يمكن تحديد تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي للأرض من قياسات قلوب الجليد ومن خلال محطات التتبع الجوي. إن الزيادة في كمية ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي منذ منتصف القرن الثامن عشر مذهلة ، ولا تزال مستمرة ، لا تضعف.وفي الوقت نفسه ، يستمر الكوكب في الاحماء ، وتستمر مستويات ثاني أكسيد الكربون في الارتفاع ، ولا توجد استراتيجيات فعالة لتغيير الوضع. قد تكون أفكار مثل هذه الشاشات ، والتي تسمى عادةً "
فضاء الفضاء " ، أفضل خيار لنا. وعلى الرغم من أنه من المستحيل ارتفاع تكلفتها ، إلا أنها قد تصبح على المدى الطويل الخيار الأرخص الذي نريد تنفيذه. ولكن تمر سنوات وعقود وقرون وآلاف السنين ، وسيتعين على أحفادنا التعامل مع عواقب أفعالنا أو تقاعسنا على مدى الأجيال القادمة.