ملايين الأشرعة الشمسية لخفض درجة الحرارة على الأرض؟
– أخبار 15 سبتمبر 2019 –
تخيل أن الاحترار العالمي يجعل الأرض لا تطاق تقريبًا خلال بضعة عقود أو ربما مائة عام. الإنسانية غير قادرة على استعادة كل الكربون المنبعث خلال قرون من التصنيع. يمكننا بعد ذلك أن نتخيل أننا سنفكر في حلول متطرفة ، مع خطر اللعب مع بقائنا. هذا واحد من تلك الحلول التي حاول الفلكي الأمريكي روجر أنجيل تخيلها في عام 2006. المبدأ الأساسي لفكرته بسيط إلى حد ما ، من الضروري تبريد الأرض بكل الوسائل. أسهل طريقة هي الحد من كمية الضوء التي تأتي إلينا من الشمس.
وفقًا لعلم الفلك الأمريكي ، يجب أن نحجب 1.8٪ من الضوء الذي يصل إلينا لموازنة ارتفاع درجة الحرارة بسبب مضاعفة ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. أفضل طريقة لتحقيق ذلك هي نشر ملايين الأشرعة الشمسية شبه شفافة في نقطة لاغرانج L1 في نظام الشمس-الأرض. من الواضح أن هذا سيكلف مبلغًا فلكيًا من المال وسيكون من الصعب الحفاظ عليه في مكانه بسبب الضغط الإشعاعي للشمس. لكن الإنسانية يمكن أن يكون لها قرن أو قرنين من الراحة.
من شأن هذا الحل أن يحد من ظاهرة الاحتباس الحراري ولكنه لن يغير الآثار الكيميائية لزيادة وجود ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. لذلك فهو ضمادة ومقامرة محفوفة بالمخاطر ، لأن لا أحد يعرف بالضبط ما هي الآثار الأخرى التي قد تحد من وصول ضوء الشمس على الأرض. هذا يمكن أن يعطل عددا من العمليات المناخية أو البيولوجية بطريقة غير خاضعة للرقابة. أفضل شيء هو ألا تضطر أبدًا إلى جعل هذا الرهان لإنقاذ البشرية.
مناورات الشراع الشمسي LightSail في الفضاء بدون وقود
– أخبار من 1 سبتمبر 2019 –
الشراع الشمسي LightSail هو CubeSat صغير طورته جمعية الكواكب. تم إطلاقه في 25 يونيو 2019 بواسطة صاروخ SpaceX Falcon Heavy. هدفها هو إظهار أن المناورات لا يمكن القيام بها إلا في المدار بقوة الرياح الشمسية. في 23 يوليو ، تمكن القمر الصناعي الصغير من نشر شراع مساحته 32 مترًا مربعًا باستخدام أربعة صواري تلسكوبية. أنهت بنجاح مناورات لتعديل مدارها خلال الشهر التالي. كان الهدف هو زيادة الأوج دون استخدام الوقود.
لتحقيق ذلك ، تغير الشراع الشمسي موقفه كل نصف ساعة. أقرب ما يمكن من أشعة الشمس ، فإنه يكشف عن مواجهتها للشراع الشمسي للحصول على تسارع صغير جدًا بفضل ضغط إشعاع الشمس. ما إن تقع على الجانب الآخر من الأرض ، يدور الشراع الشمسي بمقدار 90 درجة وينتهي من مداره بأقل تعرض لضغط إشعاع الشمس. من خلال تكرار العملية مئات المرات ، تمكنت LightSail من تغيير مدارها بحوالي كيلومترين. ليس كثيرًا ولكن علينا أن نتذكر أن هذه المناورات تتم بدون أي محرك. انها في الأساس مظاهرة تقنية.
بفضل هذا النجاح ، قد تكون الأشرعة الشمسية مثيرة للاهتمام للشركات ووكالات الفضاء لإبقاء أقمارها الصناعية في المدار. لا يمكن القيام بجميع المناورات بفضلهم ولكن حقيقة عدم الاضطرار إلى إنفاق دافع الوقود تظل حجة جذابة للغاية. سوف LightSail تدخل الغلاف الجوي في غضون عام.
يمكن أن تكون الأشرعة الشمسية حلاً فعالاً لتنظيف المدار الثابت بالنسبة للأرض
– أخبار 28 مايو 2019 –
يمكن استخدام الأشرعة الشمسية للمناورة في المدار. يمكننا تخيلهم للانتقال إلى واحد أو أكثر من الحطام الفضائي لالتقاطهم. في هذه الحالة ، تتمثل ميزة الشراع الشمسي في أن شكله يسمح له بزيادة جره الجوي بشكل كبير ، مما يسرع عملية تدمير الحطام الفضائي الذي تم جمعه. تعمل جامعة سوري في المملكة المتحدة على CubeSat صغير لإثبات ذلك. ستقوم CubeSat بنشر شراع شمسي مساحته 25 مترًا مربعًا لإظهار قدرتها على المناورة بدون وقود. في نهاية المهمة ، سيسمح هذا الشراع الشمسي لـ CubeSat برفع درجة الحرارة بشكل أسرع.
يمكن أن تساعد الأشرعة الشمسية أيضًا في تنظيف الحطام في مدار ثابت بالنسبة للأرض. في هذه الحالة ، يكون الغلاف الجوي للأرض بعيدًا جدًا عن السماح للمدارات بفعالية. بدلاً من ذلك ، سيتم وضع الأقمار الصناعية أعلى قليلاً لتحرير مساحة في الحزام الثابت بالنسبة للأرض. يجب أن يكون حجم مكعب صغير يبلغ 50 كجم ومزودًا بشراع شمسي مساحته 800 متر مربع قادرًا على المناورة الفعالة للحطام الفضائي الذي يصل إلى طن واحد.
ميزة مثل هذا النظام هو أنه يمكن إعادة استخدامها عدة مرات. يمكن أن يوفر ضغط الإشعاع الشمسي دلتا V لا نهائية تقريبًا لهذا النوع من المناورة. وبالتالي يمكن أن تتعامل كمية صغيرة من الأشرعة الشمسية بشكل فعال مع صيانة المدار الثابت بالنسبة للأرض ، وهو أمر مهم جدًا للاتصالات. لم يتم تدمير الحطام الفضائي ، يتم وضعه في مدار وقوف السيارات. هذه الاستراتيجية يمكن اختبارها بسرعة.
الصورة من جانب Andrzej Mirecki [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]
مصادر