RW Space

Предлагаемая группировка спутников очень беспокоит астрономов. В отличие от спутников, которые отражают солнечный свет и производят световое загрязнение в качестве нежелательного побочного продукта, спутники американского стартапа Reflect Orbital будут создавать световое загрязнение по своей конструкции.

Компания обещает производить «солнечный свет по требованию» с помощью зеркал, которые излучают солнечный свет на Землю, чтобы солнечные фермы могли работать после захода солнца.

Она планирует начать с 18-метрового испытательного спутника под названием Earendil-1, запуск которого компания подала в 2020 году. Согласно последним отчетам, к 2030 году на орбите в конечном итоге появится около 4000 спутников.

По теме: Солнечный свет все еще может повредить кожу через закрытое окно. Вот как.

Так насколько серьезным будет световое загрязнение? И, что, возможно, более важно, могут ли спутники Reflect Orbital работать так, как рекламируется?

Отражающийся солнечный свет

Точно так же, как вы можете отражать солнечный свет от циферблата часов, чтобы создать пятно света, спутники Reflect Orbital будут использовать зеркала, чтобы излучать свет на участок Земли.

Но масштабы здесь совершенно другие. Спутники Reflect Orbital будут вращаться на высоте около 625 км над землей и в конечном итоге будут иметь зеркала диаметром 54 метра.

Когда вы отражаете свет от своих часов на ближайшую стену, пятно света может быть очень ярким. Но если отразить его на дальнюю стену, пятно станет больше и тусклее.

Это потому, что Солнце не является точкой света, а его угол на небе составляет полградуса. Это означает, что на больших расстояниях луч солнечного света, отраженный от плоского зеркала, расходится под углом в полградуса.

Что это означает на практике? Давайте возьмем спутник, отражающий солнечный свет на расстоянии примерно 800 км – потому что спутник высотой 625 км не всегда будет находиться прямо над головой, а будет излучать солнечный свет под углом. Освещенный участок земли будет иметь ширину не менее 7 км.

Даже изогнутое зеркало или линза не смогут сфокусировать солнечный свет в более узкое место из-за расстояния и угла наклона Солнца в полградуса на небе.

Будет ли этот отраженный солнечный свет ярким или тусклым? Что ж, для одного 54-метрового спутника он будет в 15 000 раз тусклее, чем полуденное Солнце, но все же намного ярче, чем полная Луна.

Испытание воздушного шара

В прошлом году основатель Reflect Orbital Бен Новак опубликовал короткое видео, в котором резюмируется испытание с «последним, что нужно построить перед полетом в космос». Это был отражатель, перевозимый на воздушном шаре.

В ходе испытания плоское квадратное зеркало диаметром примерно 2,5 метра направляло луч света на солнечные панели и датчики. В одном случае команда измерила мощность 516 Вт света на квадратный метр, когда воздушный шар находился на расстоянии 242 метра.

Для сравнения: полуденное Солнце излучает примерно 1000 Вт на квадратный метр. Таким образом, 516 Вт на квадратный метр — это примерно половина этого значения, чего достаточно, чтобы быть полезным.

Однако давайте масштабируем испытание на воздушном шаре в космос. Как мы отмечали ранее, если бы спутники находились на расстоянии 800 км от интересующей области, размер отражателя должен был бы быть 6,5 на 6,5 км – 42 квадратных километра. Строить такой гигантский отражатель непрактично, поэтому испытание с воздушным шаром имеет некоторые ограничения.

Итак, что же планирует сделать Reflect Orbital? делать?

План Reflect Orbital — «простые спутники в правильном созвездии, освещающие существующие солнечные фермы». И их цель — всего 200 Вт на квадратный метр — 20% полуденного Солнца.

Могут ли спутники меньшего размера обеспечить такую мощность? Если один спутник высотой 54 метра в 15 000 раз слабее полуденного Солнца, вам понадобится 3000 из них, чтобы получить 20% полуденного Солнца. Это много спутников для освещения одного региона.

Еще одна проблема: спутники на высоте 625 км движутся со скоростью 7,5 километров в секунду. Таким образом, спутник будет находиться в пределах 1000 км от заданного местоположения не более 3,5 минут.

Это означает, что 3000 спутников дадут вам несколько минут освещения. Чтобы предоставить хотя бы час, вам потребуются еще тысячи.

Отразить Orbital не лишена амбиций. В одном из интервью Новак предложил разместить 250 000 спутников на орбитах высотой 600 км. Это больше, чем все каталогизированные в настоящее время спутники и крупные куски космического мусора вместе взятые.

И тем не менее, согласно нашим расчетам, приведенным выше, это огромное созвездие способно доставить только 20% полуденного Солнца не более чем в 80 мест одновременно. На практике из-за облачности будет освещено еще меньше мест. погода.

Кроме того, учитывая их высоту, спутники могут доставлять освещение в большинство мест только в сумерках и на рассвете, когда зеркала на низкой околоземной орбите будут залиты солнечным светом.

Понимая это, Reflect Orbital планирует, что их созвездие будет окружать Землю над линией дня и ночи на солнечно-синхронных орбитах, чтобы постоянно держать ее под солнечным светом.

Яркий свет

Итак, являются ли зеркальные спутники практическим средством для производства доступной солнечной энергии в ночное время? Вероятно, нет. Могут ли они вызвать разрушительное световое загрязнение? Абсолютно.

Ранним вечером не нужно много времени, чтобы обнаружить спутники и космический мусор – и они не созданы специально для того, чтобы быть яркими. Согласно плану Reflect Orbital, даже если тестовый спутник будет работать по плану, иногда он будет казаться намного ярче полной Луны.

Созвездие таких зеркал было бы разрушительным для астрономии и опасным для астрономов. Тому, кто смотрит в телескоп на поверхность каждого Зеркало может быть почти таким же ярким, как поверхность Солнца, что может привести к необратимому повреждению глаз.

Световое загрязнение будет препятствовать возможности каждого человека видеть космос, а световое загрязнение, как известно, влияет и на ежедневные ритмы животных.

Связано: в отчете ЕКА говорится, что в стволе околоземной орбиты слишком много мусора

Хотя Reflect Orbital направлена на освещение определенных мест, лучи спутников также будут проходить по Земле при перемещении из одного места в другое. Ночное небо могло быть освещено вспышками света ярче Луны.

Компания не ответила The Conversation на эти опасения в установленные сроки. Однако на этой неделе компания сообщила агентству Bloomberg, что планирует перенаправлять солнечный свет «краткими, предсказуемыми и целенаправленными способами», избегая обсерваторий и сообщая о местонахождении спутников, чтобы ученые могли планировать свои действия. работает.

Последствия будут ужасными

Пока неизвестно, удастся ли реализовать проект Reflect Orbital. Компания может запустить тестовый спутник, но до этого еще далеко до того, чтобы 250 000 огромных зеркал постоянно вращались вокруг Земли, чтобы некоторые солнечные фермы работали несколько дополнительных часов в день.

Тем не менее, за этим проектом стоит следить. Последствия успеха для астрономов – и для всех, кто любит темное ночное небо – будут ужасающими.

Майкл Дж. И. Браун, доцент кафедры астрономии, Университет Монаша, и Мэтью Кенворти, доцент кафедры астрономии, Лейденский университет

Эта статья переиздана из журнала The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.