科学畅想：在小行星上系上遮阳伞以减缓气候变化

对于今年遭受恶劣天气的人们来说，我们的星球正在变暖可能并不奇怪。气候变化是罪魁祸首，研究人员继续寻找减轻其影响的方法。夏威夷大学的一位科学家就提出了一种新颖的方法：在太空中建造一个巨大的遮阳棚，以阻挡足够的阳光来应对气候变化。

系在小行星上的一个或多个类似太阳帆的结构能为地球提供遮阳伞来阻挡阳光并缓解气候变化吗？最近的一项研究对此进行了研究。

当然，这听起来就像科幻小说，但在这个想法背后却有坚实的科学依据。这个概念最早出现在20世纪20年代早期，是作为气候工程的一种方法。近年来，工程师们提出将遮阳伞和太阳帆作为一种多用途技术，为地球的一部分遮阳，同时也提供了一种捕捉阳光用于太阳能发电的方法。

【资料图】

根据天文学家伊什特万·萨普迪（István Szapudi）的说法，在小行星上拴一个遮阳篷是一种可行的设计，适合在十年内开发。这是基于日常经验。伊什特万·萨普迪说：“在夏威夷，许多人在白天走路时都用雨伞遮挡阳光。所以我在想，我们能否为地球做同样的事情，从而减轻即将到来的气候变化灾难？”

遮阳伞背后的理论

制作一个足够大的遮阳伞来完成一项有效的工作，需要相当大的安装工程。它必须平衡重力，同时还要抵抗太阳辐射压力。从本质上讲，萨普迪看到了一个由轻质材料制成的盾牌，它被拴在一个巨大的配重（即小行星）上。

在萨普迪描述的系统中，平衡器将“沿着”防护罩向阳的一面行驶。小行星的质量将有助于减少盾牌本身的重量和质量。该系统的运行将使太阳辐射减少1.7%。从理论上讲，这是避免全球气温灾难性上升所需要的。

在萨普迪的论文中，这个系统被称为“太阳辐射管理（SRM）”系统。它的“本垒”在拉格朗日点L1处。作者还建议，出于稳定性的考虑，一种替代方法可以使用几个较小的盾牌，而不是一个大的盾牌。一个子结构将连接单个护盾和小行星平衡物。这篇论文还介绍了整个结构的稳定性维护和无燃料轨道维护。

对理论的实践挑战

虽然，这听起来像是一种有趣的减少太阳辐射的方法，但该系统存在一些问题。即使使用轻质材料做遮阳伞听起来是很棒的。但是，它仍将重约350万吨。这是一个重大的问题，因为目前的发射能力只允许大约35000吨。因此，未来的设计很可能需要更轻的材料，以使这样的系统发射可行。

幸运的是，平衡物不需要发射，因为它是一颗小行星。这里的挑战是定位并将目标小行星移动到稳定的轨道上，以便工作人员可以安装遮阳板。有几种方法可以做到这一点。一种是依靠弹道捕获的一个自然进入绕地球轨道的卫星。这取决于在正确的轨道上找到一个。另一种方法是使用某种人工施加的力，将小行星移动到需要的地方。

近地小行星能为遮阳棚提供锚吗？

另一个主要挑战是存在足够强的系绳材料。想想“太空电梯”的想法，但要有足够长的绳索来连接遮阳伞和平衡物。幸运的是，系绳和遮阳板所需的技术并不遥远。例如，用于盾牌的石墨烯正逐渐变得越来越便宜。如今，它的价格约为每平方米100美元，但在10年内，每平方米可能只需要1美元。同样，发射成本将继续变得更加实惠，也许每公斤几十美元。

我们什么时候需要遮阳伞？

作者在论文中建议，一种系留的盾牌很快就可以随时使用。伊什特万·萨普迪写道：“根据石墨烯、系绳和轨道技术的并行和交织发展，系绳屏蔽最初可能比满足麦金尼斯界限的更重结构更快、更便宜。尽管如此，后者最终可能成为地球或太阳系探索的太阳能源。”

像伊什特万·萨普迪这样的系统的实际构建和部署，需要人们现在就开始研发。当然，这并不是解决气候变化所有影响的万能药。但是，正如作者指出的那样，如果其他缓解气候变化的方法失败，它可以更多地作为一种“保险政策”来使用。

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