Tengo una idea para una historia que involucra un intento humano de detener y revertir el cambio climático global. La idea es simple: un satélite que bloquee parcialmente el sol. El satélite está ubicado en el punto de lagrange L1 y está estabilizado para proyectar siempre la sombra más eficiente en la tierra.
El satélite sería similar a una vela solar con una superficie de muchos kilómetros cuadrados.
Idealmente, intentaría bloquear el 1% (o menos) de la energía solar. Solo necesitaría enfriar la tierra una fracción (digamos 0.1) de un grado por año.
Aquí es donde necesito claridad.
Editar: esta pregunta no se trata de ser visible desde la Tierra. En el mundo en el que estoy trabajando, ni siquiera se nota desde la tierra sin equipo de alta tecnología.
TLDR;
Las ecuaciones:
Dónde es la fracción de luz bloqueada ( da tu ) y es el radio de su satélite en metros que logrará esto.
Para una reducción del uno por ciento, usando las ecuaciones anteriores, necesitamos un satélite de radio m , o km - bastante grande por decir lo menos! (aproximadamente del tamaño de Alaska).
Inicialmente, agregó una etiqueta de 'matemáticas' a esta pregunta; supongo que quería algo más parecido a una etiqueta de ciencia dura (en lugar de preguntar sobre la construcción de un sistema matemático como se pretende con la etiqueta).
Distancia a
El wiki para puntos Lagrangianos da esta ecuación:
Dónde es la distancia es de la tierra, es la distancia entre el Sol y la Tierra y y son las masas del sol y la tierra respectivamente. Usando:
Dándonos o millones de kilómetros.
Ahora veamos lo que esto significa para el tamaño del satélite que necesitará.
el radio, , del Bloqueador proyectado sobre la Tierra da una sombra de tamaño dónde es la distancia entre el satélite y el sol ( ).
Si queremos saber la fracción, , de luz que bloqueará el satélite, podemos comparar las áreas de los círculos presentados (la tierra es en realidad una esfera, por lo que esto no será exacto).
Que puede usar para calcular cuánta luz bloquearía para un satélite de un radio particular o reorganizaría para obtener el radio necesario para una fracción particular ( ).
La energía necesaria para producir dicho satélite y ponerlo en órbita negaría la idea de luchar contra el cambio climático.
Ignoro el punto de Lagrange y solo asumo que quieres bloquear 100 km cuadrados (no mucho en realidad, las nubes están bloqueando mucho más). Así que quieres crear una sombra de 100 km por 100 km de largo. La ISS está a 400 km sobre la tierra. Mir era de 350 km. Así que digamos a 300 km de la tierra.
Dónde:
tamaño del bloqueador
distancia del bloqueador (desde la superficie de la Tierra)
radio del sol
distancia del sol (desde la superficie de la Tierra)
De esto tenemos
Y para ir más allá. ¿Sabes por qué la NASA usa láminas de oro? Porque es lo mejor para bloquear la radiación. Eso sí, utiliza el papel de aluminio más barato del mercado (también el más ligero). Una hoja de 3 metros cuadrados de lámina de 0,3 mm de espesor pesa alrededor de 2,63 kg (suponiendo una densidad de 2,80 g/cm³, para cambiar a oro solo use 19,32). 51 kilómetros cuadrados requerirían colocar 44710000 kg de papel de aluminio (por lo que no hay mecanismo para desplegarlo, mantenerlo unido, contramotores, combustible adicional, etc.)
Siguiente perspectiva, la ISS pesa 419455 kg. 106 veces menos de lo que querrías poner allí. ISS en números
Además, esta ecuación nos dice que los 300 km de la Tierra no son suficientes, ya que necesitarías mucha energía (supongo que más de 100 veces la que necesita la ISS) para contrarrestar la gravedad y permanecer en la órbita.
¿También sabes cuánto aluminio producimos en 2016 en el mundo? 57600000 kg según www.world-aluminium.org . Así que el 70 % de toda la producción mundial sería necesaria para su proyecto.
Con esto puedes ver que el punto de Lagrange tendría que estar mucho más lejos de la Tierra. Lo que, por supuesto, requeriría un tamaño mayor y daría como resultado una masa mayor.
Entonces, para resumir, en su historia, alrededor del quinto cálculo, sus humanos se darían cuenta de que no pueden producir suficiente papel de estaño o que producir suficiente papel de estaño y combustible para poner el satélite aumentaría la producción de energía de todo el mundo.
Lo que podría ser una buena historia en sí misma. Los humanos intentan detener el calentamiento global de la peor manera posible. Al producir la solución menos efectiva que usa tanta energía, aceleran el cambio climático a un año.
Echo I fue uno de los primeros satélites fabricados con mylar recubierto de aluminio. 100 pies de diámetro por 159 libras. Se infló con 33 libras de polvos que se sublimaron al vacío. Esto se hizo con tecnología de los años 50. La película era de 1/2 mil (12 micras) y el recubrimiento de aluminio era de 0,2 micras.
Usando esta tecnología, una esfera de 59 km de diámetro requeriría 270 millones de kg. Esto ignora el gas extra requerido para inflar una esfera más grande. (El volumen de gas aumenta con el cubo, mientras que el área aumenta con el cuadrado del diámetro.
Sospecho que una forma más fácil sería construir catapultas de inducción en la superficie de la luna. y dispare bolsas de rocas en L1, de manera similar a lo que G. Harry Stine propuso para este libro "La Tercera Revolución Industrial". En ese punto, desea procesarlas hasta convertirlas en polvo y darles una carga eléctrica muy leve para evitar que se aglomeren.
Desafortunadamente, L1 no es estable, por lo que deberá reponerlo continuamente. Puede ser mejor darle anillos a la Tierra, como Saturno. Esta es una solución miope, ya que pone mucha porquería en órbita. Eventualmente querremos industrializar el sistema solar, y tener grandes cantidades de arena orbital es un peligro significativo para el tráfico.
Editar: dicho satélite debe tener 1/10 del diámetro de la tierra para bloquear 1/100 de la luz solar. Entonces, en lugar de 60 km de diámetro, tiene que tener ~ 1200 km de diámetro. Mi respuesta está errada por un factor de 20^2. Este es un proyecto no trivial.
Una forma sencilla de pensar en esto sin todas las matemáticas es observar la trayectoria proyectada de cualquier eclipse solar total. En general, solo una pequeña franja de tierra se ve afectada, por lo que durante el último eclipse total visible desde los EE. UU., la gente viajaba a otros estados para poder obtener mejores vistas.
Dicho esto, también dependerá de una combinación de qué tan grande es y qué tan lejos está. Tu pulgar puede tapar el sol... al menos desde tu punto de vista.
No hay razón para construir algo gigante. Simplemente extienda una nube en forma de placa de partículas diminutas en L1 que luego bloquearía la cantidad apropiada de radiación ligada a la tierra. Visualizo un emisor giratorio de boquillas múltiples para cancelar su propio empuje. Confío en que podría determinarse cuál sería la duración de la nube en forma de rosquilla en expansión resultante (¿o una forma diferente?) y, por lo tanto, el efecto. Por supuesto, puede tomar varios lanzamientos a lo largo del tiempo para hacer el truco.
Respuesta parcial a la tercera pregunta "¿Hay algo más en lo que no haya pensado?":
Política. Tal parasol hecho de material reflectante es un arma enorme. La Tierra recibe alrededor del Sol, el 1% de eso es . Si puede enfocar el área reflexiva (por ejemplo, en el área de una gran ciudad), obtendrá el equivalente a 20 explosiones de Hiroshima por segundo. En resumen, Die Another Day con (enormes) esteroides.
Ahora, ¿quién va a controlar la sombrilla? ¿La ONU?
usa la luna
¿Por qué construir un satélite gigante para orbitar la tierra? ¡Extiende desde la luna misma! El mismo lado siempre mira hacia la tierra. Simplemente haga estructuras estáticas que se extiendan desde los bordes de la luna (como se ve desde la Tierra)
Esto reduce la cantidad de materiales que necesita transferir al espacio para construir una estructura de este tipo, además puede extraer materiales de la propia luna.
A medida que la luna proyecte una sombra más grande sobre la tierra, las temperaturas globales descenderán en promedio. Esto provoca una interrupción mínima en los sistemas existentes. La sombra no se proyecta sobre el mismo lugar en la tierra todo el tiempo. Esto simplemente extiende el área cubierta durante los eclipses solares que ya están ocurriendo.
Aunque ha editado para eliminar la tercera pregunta, "¿Hay algo más en lo que no haya pensado?", Me siento obligado a sugerir que sí, lo hay. es la luna L1 está a aproximadamente 1,5 millones de km, y el radio orbital de la luna es de aproximadamente 380 000 km. A la larga, la luna va a perturbar cualquier cosa en L1, por lo que su mecanismo de "estabilización" deberá ser mucho más robusto de lo que piensa.
De: James Alexander Jules Tyson
Para: Conferencia de la ONU sobre Cambio Climático Global
Asunto:*Reducción de la temperatura global a través de la atracción de iones solares para la propuesta de satélite diseñado de absorción y dispersión de partículas de aniones * por James Alexander Jules Tyson, Christchurch, Nueva Zelanda
LA RADIACIÓN SOLAR ESTÁ COMPUESTA POR PARTÍCULAS CARGADAS. Las PARTÍCULAS CARGADAS pueden ser atraídas o repelidas por placas negativas o positivas en un satélite diseñado colocado en una órbita heliocéntrica continua entre la tierra y el sol. Los iones con carga solar recolectados en las placas (usando resistencias casi infinitas para manejar los trillones de Evoltios requeridos para que la radiación solar iónica sea absorbida) pueden luego dispersarse en espacios vacíos a través de la expulsión controlada de iones de la energía recolectada de los iones almacenados (los iones se no es necesario almacenarlo durante el tiempo suficiente para desviar su camino hacia la atmósfera terrestre, lo que niega la capacidad de los iones para descargar energía, es decir, la radiación infrarroja iónica y, por lo tanto, evita el calentamiento de la atmósfera terrestre. Experimentos de fusión modernos que utilizan "Tomahawk"
Esta idea tecnológica (si es viable) reduciría considerablemente el costo del satélite requerido, ya que el tamaño del satélite para interceptar la energía solar sería de un tamaño razonable (por ejemplo, el tamaño de una planta de energía de una represa hidroeléctrica moderna solo desplegada en el espacio). la clave es la idea de atraer y comprimir la energía solar antes de la dispersión y tener el efecto de enfriar la tierra.
20/08/2019James Tyson
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