Parasol espacial

Un parasol o parasol espacial es un parasol que desvía o reduce de otro modo parte de la radiación solar , evitando que llegue a una nave espacial o planeta y reduciendo así su insolación , lo que da como resultado un menor calentamiento. La luz puede desviarse por diferentes métodos. El concepto de la construcción de un parasol como método de ingeniería climática se remonta a los años 1923, 1929, 1957 y 1978 por el físico Hermann Oberth . ^{[1] [2] [3] [4]} Los espejos espaciales en órbita alrededor de la Tierra con un diámetro de 100 a 300 km, tal como los diseñó Hermann Oberth, tienen como objetivo enfocar la luz solar en regiones individuales de la superficie de la Tierra o desviarla hacia el espacio de modo que la radiación solar se debilite de una manera específicamente controlada para regiones individuales en la superficie de la Tierra. Propuesto por primera vez en 1989, otro concepto de parasol espacial implica colocar un gran disco ocultador, o tecnología de propósito equivalente, entre la Tierra y el Sol.

Un parasol es de particular interés como método de ingeniería climática para mitigar el calentamiento global a través de la gestión de la radiación solar . El creciente interés en tales proyectos refleja la preocupación de que las reducciones de emisiones de carbono negociadas internacionalmente pueden ser insuficientes para frenar el cambio climático. ^{[5] [6]} Los parasoles también podrían usarse para producir energía solar espacial , actuando como satélites de energía solar . Los diseños de parasoles propuestos incluyen un parasol de una sola pieza y un parasol hecho con una gran cantidad de objetos pequeños. La mayoría de estas propuestas contemplan un elemento de bloqueo en el punto Lagrangiano L1 Sol-Tierra .

Las propuestas modernas se basan en alguna forma de parasol distribuido compuesto por elementos transparentes ligeros o "burbujas espaciales" inflables fabricadas en el espacio para reducir el coste del lanzamiento de objetos masivos al espacio. ^{[7] [8]}

Un parasol propuesto estaría compuesto por 16 billones de discos pequeños en el punto de Lagrange L1 entre el Sol y la Tierra , a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra y entre esta y el Sol. Se propone que cada disco tenga un diámetro de 0,6 metros y un espesor de unos 5 micrómetros. La masa de cada disco sería de alrededor de un gramo, lo que sumaría un total de casi 20 millones de toneladas. ^[9] Un grupo de pequeños parasoles de este tipo que bloquea el 2% de la luz solar, desviándola hacia el espacio, sería suficiente para detener el calentamiento global. ^[10] Si se lanzaran 100 toneladas de discos a la órbita baja de la Tierra todos los días, se necesitarían 550 años para lanzarlos todos.

Se propone que los elementos voladores autónomos individuales que forman la nube de parasoles no reflejen la luz del sol, sino que sean lentes transparentes que desvíen ligeramente la luz para que no llegue a la Tierra. Esto minimiza el efecto de la presión de la radiación solar sobre las unidades, lo que requiere menos esfuerzo para mantenerlas en su lugar en el punto L1. Roger Angel ha construido un prototipo óptico con financiación del NIAC . ^[11]

La presión solar restante y el hecho de que el punto L1 es un punto de equilibrio inestable , fácilmente perturbado por el bamboleo de la Tierra debido a los efectos gravitacionales de la Luna, requiere que los pequeños voladores autónomos sean capaces de maniobrar por sí mismos para mantener la posición. Una solución propuesta es colocar espejos capaces de girar sobre la superficie de los voladores. Al utilizar la presión de la radiación solar sobre los espejos como velas solares e inclinarlos en la dirección correcta, el volador será capaz de alterar su velocidad y dirección para mantenerse en posición. ^[12]

Un grupo de parasoles de este tipo debería ocupar un área de aproximadamente 3,8 millones de kilómetros cuadrados si se lo colocara en el punto L1 ^[12] (consulte otras estimaciones de tamaño de disco más bajas a continuación).

Aún se necesitarían años para poner en órbita suficientes discos para que tengan algún efecto, lo que significa un largo tiempo de preparación . Roger Angel, de la Universidad de Arizona ^[9], presentó la idea de un parasol en la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos en abril de 2006 y obtuvo una beca del Instituto de Conceptos Avanzados de la NASA para realizar más investigaciones en julio de 2006. Se estimó que crear este parasol en el espacio costaría más de 130.000 millones de dólares durante 20 años, con una vida útil estimada de 50 a 100 años ^[13] . Esto llevó al profesor Angel a concluir que "el parasol no es un sustituto del desarrollo de energías renovables , la única solución permanente. Un nivel similar de innovación tecnológica masiva e inversión financiera podría garantizarlo. Pero si el planeta entra en una crisis climática abrupta que sólo se puede solucionar mediante el enfriamiento, sería bueno estar preparados con algunas soluciones de protección solar que ya se han desarrollado". ^{[12] [14]}

Olivia Borgue y Andreas M. Hein propusieron en 2022 un diseño más reciente, en el que proponen un parasol distribuido con una masa del orden de 100.000 toneladas, compuesto por películas poliméricas ultrafinas y nanotubos de SiO2. ^[7] El autor estimó que lanzar tal masa requeriría 399 lanzamientos anuales de un vehículo como el SpaceX Starship durante 10 años. ^[7]

Un concepto de 2022 del MIT Senseable City Lab propone utilizar estructuras de película delgada ("burbujas espaciales") fabricadas en el espacio exterior para resolver el problema de lanzar la masa requerida al espacio. ^[15] Los científicos del MIT dirigidos por Carlo Ratti creen que desviar el 1,8 por ciento de la radiación solar puede revertir por completo el cambio climático. La balsa completa de burbujas inflables tendría aproximadamente el tamaño de Brasil e incluiría un sistema de control para regular su distancia del Sol y optimizar sus efectos. ^[16] La carcasa de las burbujas de película delgada estaría hecha de silicio , probado en condiciones similares a las del espacio exterior a una presión de 0,0028 atm y a -50 grados Celsius. ^[16] Planean investigar materiales de baja presión de vapor para inflar rápidamente las burbujas, como una masa fundida a base de silicio o un líquido iónico reforzado con grafeno. ^[16]

Varios autores han propuesto dispersar la luz antes de que llegue a la Tierra colocando una lente muy grande en el espacio, tal vez en el punto L1 entre la Tierra y el Sol. Este plan fue propuesto en 1989 por J. T. Early. ^[17] Su diseño implicaba fabricar un gran ocultador de vidrio (2000 km) a partir de material lunar y colocarlo en el punto L1. Los problemas incluían la gran cantidad de material necesario para hacer el disco y también la energía para lanzarlo a su órbita. ^[6]

En 2004, el físico y autor de ciencia ficción Gregory Benford calculó que una lente Fresnel cóncava y giratoria de 1000 kilómetros de diámetro, pero de sólo unos pocos milímetros de espesor, flotando en el espacio en el punto L ₁ , reduciría la energía solar que llega a la Tierra en aproximadamente un 0,5% a un 1%. ^[18]

El costo de una lente de este tipo ha sido motivo de controversia. En una convención de ciencia ficción celebrada en 2004, Benford calculó que costaría unos 10.000 millones de dólares al principio y otros 10.000 millones en gastos de mantenimiento durante su vida útil. ^[18]

Un enfoque similar implica colocar una rejilla de difracción muy grande (malla de alambre delgada) en el espacio, quizás en el punto L1 entre la Tierra y el Sol. Una propuesta para una malla de difracción de 3.000 toneladas fue hecha en 1997 por Edward Teller , Lowell Wood y Roderick Hyde, ^[19] aunque en 2002 estos mismos autores abogaron por bloquear la radiación solar en la estratosfera en lugar de en órbita dadas las tecnologías de lanzamiento espacial vigentes en ese momento. ^[20]

Otras estimaciones de tamaño de disco inferior

Un trabajo reciente de Feinberg (2022) ^[21] ilustra que es posible reducir el tamaño del área del disco (un factor de reducción de aproximadamente 3,5) cuando se considera la respuesta climática de fondo. Por ejemplo, el clima terrestre de fondo produciría menos re-radiación y retroalimentación. Además, el tamaño del área del disco se puede reducir aún más en 50 veces utilizando un enfoque de geoingeniería solar anual, como lo indica Feinberg (2024). ^[22]

El telescopio infrarrojo del telescopio espacial James Webb (JWST) tiene un parasol en capas para mantenerlo frío.

En el caso de las naves espaciales que se acercan al Sol, el parasol suele denominarse escudo térmico. Entre los diseños de naves espaciales más conocidos que cuentan con escudos térmicos se incluyen los siguientes:

• Messenger , lanzado en 2004, orbitó Mercurio hasta 2015, tenía un parasol de tela de cerámica
• Parker Solar Probe (antes Solar Probe Plus), lanzado en 2018 (carbono, espuma de carbono, escudo térmico tipo sándwich de carbono)
• Solar Orbiter , lanzado en febrero de 2020
• BepiColombo , en órbita alrededor de Mercurio, con reflectores solares ópticos (que actúan como parasol) en el componente Orbitador Planetario.

• Vela solar  : método de propulsión espacial que aprovecha la radiación solar
• Espejo espacial (geoingeniería)  : Satélites artificiales diseñados para cambiar la cantidad de radiación solar que impacta la Tierra.Páginas que muestran descripciones breves de los objetivos de redireccionamiento
• Energía solar basada en el espacio  : concepto de recolección de energía solar en el espacio exterior y su distribución a la Tierra.
• Control térmico de naves espaciales  : proceso de mantener todas las partes de una nave espacial dentro de rangos de temperatura aceptables.
• Starshade  – Ocultador propuestoPáginas que muestran descripciones breves de los objetivos de redireccionamiento
• Parasol (JWST)  : sistema de refrigeración principal del observatorio infrarrojoPáginas que muestran descripciones breves de los objetivos de redireccionamiento

Wikiquote tiene citas relacionadas con Parasol espacial .

• Marchis, Franck; Sánchez, Joan-Pau; McInnes, Colin R. (2015). "Configuraciones óptimas de parasoles para geoingeniería espacial cerca del punto L1 Sol-Tierra". PLOS ONE . ​​10 (8): e0136648. Bibcode :2015PLoSO..1036648S. doi : 10.1371/journal.pone.0136648 . ISSN  1932-6203. PMC  4550401 . PMID  26309047.