Pergunte a Ethan: Podemos fazer uma tela solar para combater as mudanças climáticas?

Normalmente, estruturas como o IKAROS mostradas aqui são consideradas como possíveis velas espaciais . Mas a outra aplicação, se você as colocar no ponto certo, pode bloquear parte da luz solar, o que ajudará a resfriar a Terra.

A mudança climática global é hoje um dos problemas mais prementes da humanidade. A ciência diz claramente o que está acontecendo: a Terra está se aquecendo, a causa são os gases de efeito estufa emitidos como resultado da atividade humana e a concentração desses gases só continua a crescer ao longo do tempo, sem cessar. Embora existam muitos pedidos para reduzir as emissões, coletar carbono e rejeitar combustíveis fósseis, pouco foi feito com eficiência. A Terra continua a aquecer, o nível do mar aumenta e o clima global está mudando. Podemos adotar uma abordagem diferente e fechar parcialmente a luz que vem do sol? Essa pergunta é feita pelo nosso leitor:

Por que não consideramos construir uma tela solar no espaço que altera a quantidade de luz (energia) que chega à Terra? Todo mundo que experimentou um eclipse total sabe que a temperatura está diminuindo e a luz está esmaecida. A idéia é fazer algo entre nós e o Sol por um ano inteiro.

Essa é uma das opções mais ambiciosas, mas também as mais sensatas, que podemos considerar na luta contra as mudanças climáticas globais.



Em geral, é sabido que um aumento na concentração de gases de efeito estufa na atmosfera é a causa do aquecimento global, que, por sua vez, está alterando os padrões climáticos e climáticos em muitos aspectos. As conseqüências da maioria delas são geralmente consideradas ruins para a maioria das pessoas no mundo e, portanto, existe um movimento global para combatê-las. Se você não escolher a solução mais popular, no retorno dos gases atmosféricos da Terra aos níveis pré-industriais, as únicas opções restantes para a humanidade serão a adaptação às mudanças ou o uso de soluções de geoengenharia .


O projeto SPICE explorará a viabilidade de uma das chamadas técnicas de geoengenharia: estimulação de processos naturais que liberam pequenas partículas na estratosfera que refletem vários por cento da radiação solar que chega até nós, que irá resfriar a Terra. Mas aqui efeitos colaterais extremamente indesejáveis ​​podem aparecer.

A última opção, geoengenharia, não é isenta de riscos. A maioria das decisões envolve uma mudança adicional na superfície ou na atmosfera da Terra, com consequências principalmente desconhecidas e imprevisíveis. De todas as opções de geoengenharia, a menos arriscada será sugerida pelo nosso leitor: lançar algo no espaço mais distante da Terra para bloquear parte da luz solar. Com a diminuição da radiação solar, a temperatura pode ser controlada mesmo que a concentração de gases de efeito estufa na atmosfera continue aumentando. Se quiséssemos anular completamente o impacto de todo o aquecimento global ocorrido desde o início da revolução industrial, teríamos que bloquear permanentemente aproximadamente 2% da luz solar.


Eclipses solares são possíveis na Terra, eles ocorrem quando a Lua está alinhada no plano Terra-Sol durante a lua nova. O objeto pode ser menor ou mais distante, e não projetar sombras em nosso planeta, mas ao mesmo tempo reduzir a quantidade de luz solar que atinge a Terra.

Mas, pelo menos teoricamente, isso é mais fácil de implementar do que você imagina. Entre a Terra e o Sol, existe um ponto gravitacionalmente quase estável, que, de fato, sempre estará no caminho da luz solar. É conhecido como o ponto Lagrange L1 e é o local ideal para o satélite, que deve permanecer exatamente entre a Terra e o Sol. Quando a Terra se move em órbita ao redor do Sol, um objeto localizado em L1 permanecerá constantemente entre a Terra e o Sol, e nunca se desviará desse ponto ao longo do ano. Sua localização física é no espaço interplanetário, cerca de 1.500.000 km mais perto do Sol do que da Terra.


Gráfico de contorno dos potenciais efetivos do sistema Terra-Sol. Os objetos podem estar em órbitas estáveis ​​em forma de lua ao redor da Terra, ou em órbitas quase estáveis, seguindo na frente ou atrás da Terra. O ponto L1 é ideal para bloquear permanentemente a luz solar.

A tal distância, mesmo um objeto do tamanho da Terra não lançará sombra em nosso planeta, porque o cone de sua sombra terminará muito antes de chegar ao nosso mundo. Mas uma única sombra, ou várias pequenas sombras, com efeito, bloqueará luz suficiente para reduzir a quantidade de radiação que chega à Terra. Para atingir um nível de redução suficiente para suportar o aquecimento global, ou seja, para reduzir a radiação recebida em 2%, será necessário cobrir uma área de 4,5 milhões de metros quadrados. km no ponto L1. Isso é equivalente ao tamanho de um objeto que ocupa metade da área da superfície da lua. Mas, diferentemente da Lua, podemos dividi-la em quantos objetos pequenos forem necessários.


A figura mostra objetos com um diâmetro de 60 cm no ponto L1. Eles são transparentes, mas desfocam a luz transmitida na forma de um anel, como pode ser visto no exemplo de estrelas ao fundo. A luz solar também se deteriora e passa pela Terra. Este método de eliminação da luz elimina a influência da pressão de radiação, que de outra forma levaria à degradação da órbita L1.

Uma das propostas apresentadas por um astrônomo da Universidade do Arizona, Roger Angel, oferece o lançamento de um grupo de pequenas naves espaciais no ponto L1. Em vez de uma estrutura enorme e pesada, haverá uma matriz de 16 trilhões de objetos, cada um dos quais com um círculo de cerca de 30 cm de raio. Essa matriz é capaz de bloquear radiação suficiente. Não criará nenhuma sombra na Terra, mas reduzirá uniformemente a quantidade total de luz que atinge a superfície do planeta, o que será equivalente a um grande número de manchas escuras espalhadas pela superfície do Sol.


O princípio de uma lente espacial. Sua principal função é mitigar o aquecimento global, refratando a luz para que ela passe pela Terra. Na verdade, você precisa de uma lente menor e mais fina que a mostrada aqui

Outra proposta apresentada em 1989 por James Jarley é colocar uma lente muito grande no espaço. Você pode fazer um escudo de vidro que funciona como uma lente e dispersa uma grande quantidade de luz da Terra. Uma lente cósmica enorme, ou um conjunto de lentes pequenas que precisam ter apenas alguns milímetros de espessura para refratar a luz, e então muita luz que pode colidir com a Terra será movida para o espaço interplanetário. No L1, a lente (ou conjunto de lentes) precisará cobrir cerca de um milhão de metros quadrados. km para reduzir a energia solar atingindo a Terra em 2%.

Em princípio, parece simples e potencialmente é uma solução para o problema do aquecimento global com baixo risco e grande benefício. Mas há dois problemas com ele.


O primeiro lançamento do Falcon Heavy em 6 de fevereiro de 2018 foi um sucesso. O foguete alcançou uma órbita baixa, entregou a carga com sucesso e os principais motores retornaram ao Cabo Kennedy, onde pousaram com sucesso. A promessa de um foguete reutilizável se tornou realidade e pode reduzir o custo do lançamento de mercadorias para US $ 2.000 por quilograma.

1) Custo de lançamento. O programa espacial da humanidade é capaz de enviar um objeto para o ponto L1. Fizemos isso muitas vezes - quase todas as missões com satélites observando o Sol vão para lá. Mas o custo do lançamento de naves espaciais leves e muito finas não será realista. Se aceitarmos a proposta de Angel para filmes finos transparentes, e cada filme terá apenas 1/200 mm de espessura e pesará um grama, sua massa total será de 20 milhões de toneladas. Mesmo que o custo do lançamento de tecnologias de última geração, como o Falcon Heavy, possa cair para US $ 2.000 por kg (dez vezes menos do que agora), ainda temos centenas de bilhões de dólares. E ainda não atingimos o segundo problema.


A NASA concebeu um satélite de energia solar na década de 1970. Se vários satélites forem colocados em L1 para coletar energia solar, eles podem não apenas bloquear parte da luz solar, mas também fornecer energia útil para outros fins. Mas o ponto L1 é instável.

2) estabilidade orbital. O ponto L1 é quase quase estável, ou seja, tudo o que lançamos lá deve ser suportado por motores na órbita desejada, ou acabará flutuando e parando de bloquear a luz solar. E isso acontecerá muito rapidamente pelos nossos padrões: ao longo de períodos de vários anos a várias décadas, dependendo do sucesso do lançamento inicial em órbita. E isso significa que, para bloquear a luz, precisamos de despesas de dezenas de bilhões de dólares por ano apenas para apoiar lançamentos: e isso é comparável ao orçamento anual da NASA. E isso é apenas se o custo dos lançamentos for reduzido em 10 vezes a partir de hoje.


Assim como uma sombra na Terra pode diminuir a temperatura reduzindo a quantidade de luz solar recebida, vários dispositivos de bloqueio de luz no espaço podem reduzir a quantidade de luz que chega à Terra

Uma grande vantagem do bloqueio remoto da luz é que não há risco de efeitos negativos a longo prazo na Terra associados a decisões de geoengenharia. Outras idéias, como uma mudança em larga escala na atmosfera, muitos satélites em baixa órbita ao redor da Terra, injeção de nuvens formando substâncias ou refletindo partículas no céu ou no oceano, podem ter conseqüências imprevisíveis catastróficas. Mas os maiores obstáculos atualmente são questões de custo e estabilidade a longo prazo.


A concentração de dióxido de carbono na atmosfera da Terra pode ser determinada a partir de medições de núcleos de gelo e através de estações de rastreamento atmosférico. O aumento da quantidade de CO ₂ na atmosfera desde meados do século XVIII é impressionante e continua a desaparecer.

Enquanto isso, o planeta continua a aquecer, os níveis de CO ₂ continuam a subir e não existem estratégias eficazes para mudar a situação. Idéias de tais telas, que geralmente são chamadas de " toldo espacial ", podem ser nossa melhor opção. E, embora seu custo seja impossível de aumentar, a longo prazo, pode se tornar a opção mais barata que queremos implementar. Mas anos, décadas, séculos e milênios se passam, e nossos descendentes terão que lidar com as conseqüências de nossas ações ou inação nas próximas gerações.