×

搜索

搜索站內資源

如何給地球降溫?在拉格朗日點上「吹」一個泡泡,減緩太陽熱輻射

Ashin 2023/01/17

給地球降溫

在太平洋建罩子、在長城上貼瓷磚、給原子彈拋光、賣飛機轉彎燈,這些 聽上去不太可能完成的任務與事物本身形成的反差成了最大的笑點。

盡管段子聽著十分的無厘頭,但它也確實說明了 現代人的腦洞有多大。

李伯伯「誠不欺我」

如今 科學家們再一次放開腦洞思考, 如果在地球和太陽之間「吹」上一個泡泡,應該就能減緩太陽熱輻射對地球環境的影響了

我們先不說這個大膽的假設怎麼操作,大致原因是由于近年來極端氣候太過明顯,高溫帶來的影響讓人類的生存問題日漸嚴重。

地球如今變得更熱了

另外化石燃料仍是當下難以被替代的能源,但是它所釋放的溫室氣體和對環境造成的污染最終會讓地球環境不堪重負。

因此科學家們決定給地球降降溫。

拉格朗日點上的泡泡

可是 用泡泡給地球降溫,這真的不是在開玩笑嗎?

事實上, 麻省理工學院有自己的一套完整方案,并且還有一定的可行性。

該團隊來自一個跨學科科學小組組成,成員基本都是工程學科,另外還有人工智能以及太空推進實驗室的成員。

太空泡泡的靈感則來自天文學家 羅伯特·安吉爾最初提到的一個構想。

1980年之前,望遠鏡反射鏡的直徑被限制6米內,因為要是再大一些,反射鏡就會因為自身重量出現下垂從而無法保持天文觀測所需的精確拋物線。

羅伯特·安吉爾,光學科學領域大師

但是安吉爾後來發現,在天文台鏡子實驗室的鏡子模具中放置 六角柱,鏡子背面形成蜂窩狀的空洞,由此重量減輕了五分之四。

後來他將該裝置進一步升級,最終在實驗室制造了當時最大的望遠鏡反射鏡。

安吉爾的望遠鏡項目給天文學帶來了很大幫助,并且在后期他對 望遠鏡系統進行了更多工作,主要集中在探測地球的系外行星并確定它們表面是否有生命。

2006年的時候, 由他提出了一個地球工程項目,在L1拉格朗日點附近放置數萬億個可以折射太陽光的小物件,以此減少全球變暖帶來的影響。

從地球看上去,泡泡大概是這樣

如此龐大的工程理論在當時雖然引起廣泛討論,但行星工程并不是這麼簡單。

直到今天,人類或許才有機會建造這樣一個項目。

拉格朗日點的氣泡

與其他基于地球工程的改造不同,比如在平流層溶解氣體以增加反照效率,拉格朗日點建造泡泡這種方法 不會直接干擾地球的生物圈,所以這對如今脆弱的生態系統風險也相對更小。

那麼麻省理工團隊又是如何解釋建造過程的呢?

科學家認為在 地球和太陽之間的L1拉格朗日點的位置 部署多層偏轉膜的想法應該很有效,這可以將照射過來的太陽光 減少1.8%

1.8%其實是非常多的熱能輻射

在此基礎上,科學家還研究了利用一群小型航天器展開較小防護罩的想法,并提出了早期實行計劃。

主要挑戰則來自于預制大型薄膜的難度,以及在外太空運輸和展開泡泡建造的復雜性。

因為「吹」起來的小泡泡需要構建出一個 巴西大小的泡泡矩陣才能實現在L1拉格朗日點位置的陽光折射。

在天體力學中, 拉格朗日點是小質量物體在兩個大質量軌道物體影響下的平衡點

巴西大小的泡泡才能滿足需求

一般來講,三者內的兩個大質量物體會在一點上 施加不平衡的引力,由此改變該點上任何物體的軌道。

不過在拉格朗日點中,兩個大物體的引力和離心力相互平衡,這可以使拉格朗日點成為衛星的絕佳位置。

因為衛星在該區域運行,并不需要 頻繁地對其進行軌道修正就能維持自身的軌道狀態。

在日地系統中,有 5個拉格朗日點,并且它們也會受到地月系統的影響。

天體系統中的拉格朗日點

以圖中展示的為例,L4、L5是穩定點,物體繞它們運動,并且這區域有將物體拉入其中的趨勢。

經過科學家的論證以及實際操作,如今在地球、月球、太陽三者的拉格朗日點中, L1、L2的位置是最佳空間探索位置。

所以科學家將泡泡設置在 L1拉格朗日點也完全符合基本要求,并且這一地點從空間建設來講也十分方便。

盡管關于 太空氣泡的研究很多還在可行性研究階段,但科學家仍在不斷地尋求更加優秀的解決辦法。

拉格朗日點的關系

科學家相信, 均勻的熔融材料直接在太空中膨脹形成 薄膜球可以提供厚度變化。

例如硅這樣的物質,這便可以折射出更寬的波譜,并降低發射成本。

另外球體可以直接在太空中制造,這樣可以避免帶一大堆東西進行運輸。

當然,科學家們也沒有忘記太空垃圾的影響,相關方案進一步解釋道, 氣泡可以通過破壞其表面平衡來移除,氣泡移除后也不會朝著地球飛去。

近距離狀態下的氣泡

送泡泡上天

為了讓這個項目更有說服力,科學家們做了更多的研究。

在基礎階段中,除了材料選擇和施行方案,科學家已經成功在 0.0028個大氣壓下給薄膜氣泡充氣,并將其保持在-50℃左右。

氣泡在這種狀態下近似于零壓力,且接近空間條件中所需的溫度標準。

材料方面,科學家目前正在研究其他類型的低蒸汽壓材料來快速充氣和組裝氣泡,除了前面提到的硅基熔體,另外還有 超低蒸汽壓相對低密度的石墨烯增強離子液體

相關的材料設計關鍵在于氣泡形成在膨脹過程中的粘性、界面熱特性,另外還有氣泡暴露于太陽輻射時的光學以及結構特性。

科學家們目前正在討論多種可能性

正如前面所說,在拉L1格朗日點位置,太陽和地球的引力相互抵消,這讓放置氣泡成為可能。

不過又寬又薄的氣泡矩陣會完全暴露在太陽輻射壓力下,這需要氣泡矩陣 還要稍微靠近太陽一點

除此之外,氣泡矩陣還必須有一個 主動穩定機制,最好是可以通過幾何校正。

所以在氣泡可能性這點上,我們無需擔心太多。

有人可能會提到如何組裝的問題,關于這一點,科學家認為組裝并不是太大的麻煩。

目前科學家研究的二氧化硅氣泡筏

氣泡矩陣的優勢在于,它是 基于空間制造的物件,現場組裝也不是不行。

利用氣泡單元的內部快速膨脹,然后快速冷凍并釋放到零壓力和低溫空間內。

最大影響仍然是運輸材料的方法,這點才是關鍵。

火箭商業運輸在今天開始變得成熟

科學家們給出的答案也挺科幻的,比如 磁加速器,類似電磁軌道炮一樣,將物件發射。

考慮到 日后的維護,如果不想用了需要拆除薄膜球,只需要破壞它們的表面平衡,并將它們從亞穩態平衡點塌陷到較低能量狀態就可以。

磁加速模型

這種方法可以最大限度減少氣泡帶來的碎片,并且還能保證在與其他物體碰撞的情況下有 更安全的使用環境。

盡管目前看來,該方案像是天方夜譚,但今天的航天技術和材料科學已經得到了很大發展,在工程學方面或許會是一次有力的嘗試。

科學家們表示目前的實驗嘗試很成功,并且相關的理論也在不斷完善,接下來會將研究主要集中在材料選擇中。

地球未來會是什麼樣子

如今的 地球環境愈發惡劣,在未來百年內,人類可能就會因氣候影響變得岌岌可危。

對于氣泡矩陣的成本而言, 負責人羅杰·安吉爾表示,氣泡矩陣如果要建立, 未來50年內的成本大約是全球GDP的0.5%

另一名負責人拉蒂表示,地球工程可能是人類最后的也是唯一的選擇,現在環境狀態不容樂觀。

或許是時候給地球造一把太陽傘了,如果人類在未來仍然無法改變這種命運, 新的嘗試就在眼前。

搶先看最新趣聞請贊下面專頁
用戶評論