Наука и Техника

Наука И Техника
3 мая 2016

Может ли гигантский зонт спасти нас от глобального потепления?

Наш стремительно теплеющий мир может создать серьезные проблемы для цивилизации в грядущие десятилетия. Может ли гигантский космический зонтик (звучит нелепо, но это так) помочь охладить нашу планету? В конце концов, поиск решения, которое поможет нам в борьбе с глобальным потеплением, это важнейший вопрос на повестке уже не дня — десятилетия, а может, и столетия.

Одно из предложений справиться с нарастающей теплотой может вызвать удивление: гигантский космический зонтик. Мы уже случайно изменили наш климат, почему бы не внести дополнительные изменения, которые вернут все как было?

Идея невероятная, но может сработать. Уменьшение количества света, попадающего на нашу планету, может быстро охладить Землю, при этом не повышая уровень углекислого газа. Если сравнивать с астероидом, который привел к вымиранию динозавров, заблокировав 90% лучей солнца, нам понадобится всего 2-4%, чтобы вернуть климат Земли к доиндустриальному уровню.

Космическими зонтами интересуются в самых авторитетных инстанциях, от Королевского общества и NASA до Евросоюза. Даже самый уважаемый орган по глобальному потеплению, Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК), интересуется этим вопросом.

В основе идеи лежит проверенный тысячелетиями зонт, но общий план куда более сложный. Чтобы равномерно охладить планету с помощью системы, которая постоянно движется, тень нужно установить в области внешнего космоса, в которой гравитация Земли и Солнца уравновешена — точка L1 — в полутора миллионах километров от нас.

Впервые задуманный инженером Джеймсом Эрли в 1989 году проект представлял собой огромный стеклянный щит в 2000 километров шириной — структуру настолько тяжелую, что ее пришлось бы собирать на Луне. Более свежие предложения включали облака из лунной пыли, 55 000 мелкосетчатых зеркал или крошечные зонтики, которые окружат Землю кольцом. И пока вы совсем не заскучали, как вам такое: передвинуть Землю дальше от Солнца с помощью взрыва эквивалентом в пять тысяч миллионов миллионов водородных бомб.

Создать тень во внешнем космосе не так легко. В настоящее время запуск килограмма груза на орбиту стоит порядка 10-20 тысяч долларов, а по Луне мы не ходили с 1972 года. Чтобы технология себя оправдала, она должна быть очень легкой и собираться на Земле.

Астроном Роджер Энджел считает, что нашел ответ: 16 триллионов летающих космических роботов. Каждый весом около грамма — как большая бабочка — и отклоняет солнечный свет прозрачной пленкой, пронизанной крошечными отверстиями. Линзы должны быть толщиной меньше одной сотой человеческого волоса. Потому что ничто тоньше уже не остановит солнечный свет, говорит астроном.

Роботы смогут вывести себя на орбиту с помощью ионного двигателя на солнечной энергии, технология которого уже используется орбитальным аппаратом ЕКА Smart-1, и образовать цилиндрическое облако шириной в 100 000 километров. После этого им понадобится помощь контрольных спутников, чтобы они не сталкивались между собой и чтобы их не сдувал солнечный свет. Если их бросить, они отправятся в свободное плавание и упадут обратно на Землю.

Электромагнитная пушка

В общей сложности нам понадобилось бы отправить 20 миллионов тонн в космос — все еще слишком много, чтобы нам с этим помогли химические ракеты. Решение Энджела настолько возмутительное, что долгое время считалось невозможным, поскольку нарушало законы физики: гигантская электромагнитная пушка, встроенная в гору.

Эта система могла бы ускорить груз для запуска с вершины горы, используя форму электромагнитной энергии, преобразующей электричество в тягу. Так называемая сила Лоренца уже лежит в основе поездов на магнитной подушке, маглевов, и новейшего вооружения ВМС США. Такой вариант запуска мог бы снизить стоимость запуска до 10 долларов за килограмм, что позволило бы запустить нужную нам тень на орбиту за пару триллионов долларов.

Пока самый простой и дешевый вариант — сымитировать стихийное бедствие. Охлаждающий эффект падения астероидов и вулканических извержений — вроде тех, что уничтожили динозавров — сводится к выбросу серы, порожденному испарением богатых серой пород. Эти частички могут быть взвешенными много лет, увеличивая плотность атмосферы и отражая солнечный свет обратно в космос. В последний раз такое случалось в 1991 году, когда извержение вулкана Пинатубо привело к выбросу тысяч тонн диоксида серы. В последующие годы Земля остыла на пару десятых градуса.

Было подсчитано, что даже один килограмм серы может компенсировать эффект потепления за счет нескольких сотен тысяч килограммов углекислого газа. В условиях глобального потепления искусственный вулкан, возможно, будет лекарством.

Озоновый страх

Сработает ли это на практике, не совсем понятно. Как быстро остынет Земля и на сколько? Будет ли тень на планете равномерной? В конце концов, охлаждение даже на пару градусов больше, чем ожидалось, будет катастрофическим. Доктор Мэтью Уотсон, вулканолог Бристольского университета, говорит и о прочих опасениях. «Люди говорят: о, мы можем случайно охладить все до -20 градусов, или что-то вроде того, и я думаю, что это чушь. Мы хорошо знаем, что вулканы делают с глобальной температурой».

По словам Уотсона, реальные риски заключаются в непреднамеренных последствиях. Взять, например, озон, химическое вещество, которое защищает Землю от вызывающих рак ультрафиолетовых лучей. Монреальский протокол 1987 года запретил использование уничтожающих озон химических веществ, так называемых хлорфторуглеродов (ХФУ), которые некогда широко использовались в холодильниках и аэрозольных баллончиках. И все равно каждую весну в озоновом слое над Антарктидой появляется дыра.

Сульфатные частицы, как выясняется, тоже прекрасно разрушают озон. Профессор Алан Робок из Университета Рутгерса написал доклад о рисках такого вмешательства. «Мы наблюдали обширное разрушение озонового слоя после двух крупных вулканических извержений. Это будет происходить постоянно».

Дальше идет само небо. Даже в солнечный день светорассеивающие частицы могут сделать голубое небо белым. С сульфатным отражателем будет больше «диффузного излучения» вместо прямого солнечного света. Так, например, светло в облачный день, хотя солнца не видно.

Хотя вулканические извержения могут ввести огромное количество парниковых газов в атмосферу, рост углекислого газа на самом деле замедляется. Никто не знает почему, но как вариант — растения предпочитают белое небо: они растут лучше, потому что не так жарко. Это неплохой аргумент против такой формы вмешательства. Результат трудно предсказать, поскольку вся система в целом очень сложная.

С учетом этих факторов неопределенности, Дэн Лант из Бристольского университета в Великобритании и его коллеги смоделировали вариант с зонтиком, чтобы спрогнозировать климатические эффекты.

Модель включала три сценария: доиндустриальный мир, «парниковый мир», в котором в четыре раза больше атмосферного диоксида углерода, чем сейчас, и который на 6 градусов теплее, и «теневой мир», в котором солнца на 4% меньше, но в котором тот же углекислый газ.

Оказалось, что тень может точно компенсировать потепление в парниковом мире — геоинженерия была бы успешной. По сравнению с доиндустриальным временем, тропики были бы на 1,5 градуса холоднее, а высокие широты — теплее на 1,5 градуса. И даже с космическим солнцезащитным козырьком, морского льда будет меньше. Потому что планета будет равномерно затенена.

«Теневой мир» был бы также суше, с 5-процентным снижением осадков в среднем. «Если уменьшить глобальную температуру до доиндустриального уровня, вы получите чрезмерно сухую планеты. Единственный способ справиться с этим — оставить немного глобального потепления», говорит Бен Кравитц, климатолог, не принимавший участия в исследовании.

В неидеально сконструированном мире некоторые страны могут получить более выгодное положение, чем другие. Космический зонт мог бы защитить некоторые районы от наводнений, но сделать другие засушливее. И здесь вопрос уже чисто политический.

Может ли космический зонт остановить глобальное потепление? Изменение климата может привести к еще большему изменению климата. Есть многие вещи, которых мы не знаем, и чтобы разобраться в геоинженерии, придется проделать еще много работы. Нужно взвесить все за и против.

«Десять лет назад потепление на 8,5 градуса казалось апокалиптическим, невероятным. Сегодня уже не кажется», говорит Уотсон. Можем ли мы вмешаться теперь? Вполне. Должны ли мы? Конечно.