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天辰测速网址问伊森:我们可以建造一个“太空遮

 


 
现在是2020年,不仅地球温度比过去10万多年来的任何时候都要高,而且导致全球变暖的温室气体浓度还在有增无减地增加。如果我们想让地球降温,也许是时候把眼光放远了,而不仅仅是倡导清洁、绿色能源和结束对化石燃料的依赖。或许,我们应该考虑一下地球工程的解决方案,比如去太空,在太阳的光线到达我们之前就将其拦截。这是Dan Goerke的想法,他问道:
 
[A] A .我是太阳系,特别是火星的改造方案的支持者,我认为我可以利用我的知识来缓和对无辜者的恐惧。在这种情况下,天辰登录测速网址我对自己说:“如果全球变暖是一个如此关键的问题,为什么我们不做一些‘便宜’和‘简单’的事情,比如在拉格朗日点建造一个太阳能棚?”
 
这是一个很有潜力的好主意。让我们仔细看看。
 
第一步是理解为什么地球的温度是这样的。你可能认为是太阳给了我们温暖,但那只是在很大程度上是正确的。如果你要用最直接的方法来估计地球的平均温度,你会:
 
从物理学的角度来看,这个计算非常简单,结果是255k,用更熟悉的单位表示就是-18°C或者0°F。
 
尽管地球表面的各种成分在……他们吸收或反射的光,地球的全球平均反射率/吸收,被称为反照率,一直保持在约31%不变。
 
不幸的是,这个值与现实相差甚远。地球的平均温度比⁠暖和得多——33°C或59°F,在熟悉的术语⁠——它与太阳无关的原因。相反,这种额外的温度上升是由于地球大气层的隔热作用,它不仅反射或传输来自太阳的入射辐射,而且还发射出地球表面的辐射。

在没有大气层的情况下,阳光会被反射或吸收,然后被吸收的热量会以红外线的形式重新辐射出去。但是在大气层中,部分红外线会被吸收或重新反射回地球表面,特别是由于水蒸气、二氧化碳和甲烷的存在。这三种气体就像一张毯子一样覆盖着整个地球:它们限制了地球热量进入太空的能力。
 
地球大气中二氧化碳的浓度可以通过冰核来确定。[+]测量数据可以很容易地追溯到几十万年前,而且是通过莫纳罗亚山顶的大气监测站进行的。自18世纪中期以来,大气中二氧化碳的增加是惊人的,而且还在持续增加。
 
自从工业革命开始以来,人类已经使地球上的二氧化碳浓度急剧上升;现在比18世纪中期高了50%多一点。虽然许多其他复杂的影响也在确定地球的温度,这两种基本的⁠——太阳的能量到达地球和地球的能力(大部分)由于其大气⁠——是最重要的。
 
40多年来,科学家们已经认识到,人类造成的温室气体浓度增加是导致全球变暖和气候变化的原因,但限制这些排放的努力没有取得成功。现在是2020年,我们共同的气候不作为导致许多人考虑地球工程解决方案。虽然大多数地球工程的想法涉及到改变地球的大气或表面,但Dan提出的风险最小的选择是:在太阳到达地球之前拦截一部分阳光。
 
最简单的方法是把一些东西发射到太空中,远离地球,但是在我们的星球和太阳之间,这样可以防止一部分入射的阳光影响地球。随着太阳辐射在地球上的降低,即使温室气体浓度升高(并仍在上升),温度也可以控制。
 
当然,随着时间的推移,地球的大气层会继续吸收更多的热量,就像一张越来越厚的毯子,而我们的温室气体排放却有增无减。但是,正如你需要更多/更厚的毯子来保持舒适的温度,当环境温度较低时,这是理所当然的,如果我们知道毯子的情况,但可以控制环境温度,也许我们应该。
 
日食在地球上是可能发生的,只要月球与地球-太阳平面成一条直线……[+]在新月期间。这可能是一个天体阻挡阳光到达地球最著名的例子。然而,一个物体可能更小,也可能更遥远,它不会在我们的星球上投下阴影,但仍然会减少照射到我们世界的阳光。
 
如果我们想要完全抵消迄今为止人类造成的全球变暖的累积效应,我们只需要阻挡大约2%的通常会持续到达地球的太阳光。虽然这听起来像是(实际上是)一种巨大的能量,但是宇宙给了我们一些帮助——免费的——在实现阻挡或偏转阳光作为气候解决方案方面。
 
在地球和太阳之间,有一个引力准稳定点,在这个点上,地球和太阳的引力共同作用,使得任何位于那里的物体全年都保持着与地球和太阳相同的相对位置:拉格朗日点。虽然在实践中总共有5个拉格朗日点,但L1点是最有趣的,因为放置在L1点上的一个物体总是处于地球和太阳之间,阻挡了一部分原本会射到地球的太阳光。

L1的物理位置非常遥远:距离地球150万公里。这大约是地球-月球平均距离的四倍,这意味着你需要一个比我们的星球大的物体在地球上投下阴影并完全阻挡太阳的光线。但即使是一系列的小物体,只要减少的总量达到2%,就可以阻挡或偏转入射的阳光。
 
这有多实际呢?
 
为了减少我们在地球表面接收到的2%的阳光,我们必须在L1拉格朗日点或附近停止大约2%的射向地球的阳光。这相当于大约100万平方公里,或相当于满月的面积:这是一个巨大的数字。然而,有两个绝妙的想法可以实现这一点。
 
1)。在L1点放置一个巨大的小宇宙飞船星座。由天文学家罗杰·安吉尔提出的一组半径约为1英尺(30厘米)的轻而薄的圆,如果数量足够的话,可以显著减少到达地球的阳光数量。
 
这些圆不是像镜子一样反射光线(在那里它们会受到很大的辐射压力),天辰娱乐线路登录也不是直接吸收阳光(这会降低L1的准稳定轨道),它们只会模糊任何通过它的阳光。大多数透射光将错过地球,按比例减少总辐照度。
 
最大的缺点是我们需要大量的二氧化碳:具体来说,16万亿,才能达到我们想要的减排目标,这将需要覆盖450万平方公里(4.5×1012平方米)。然而,如果我们想要求更小的表面积,我们可以采用另一种方案。
 
这张图显示了空间镜头的原理,但它的距离尺度非常不正确。…+空间透镜的基本功能是减缓全球变暖,将阳光折射出地球。实际需要的镜头会比这里显示的更小更薄,可以用大量的小镜头来完成,而不是一个巨大的镜头。
 
2)。在L1的轨道上放置一个大的空间透镜(或一系列小的透镜)。早在1989年,詹姆斯·厄尔利(James岳利)就提出,一种像几毫米厚的玻璃罩一样简单的装置可以充当透镜,将大量阳光从地球上散射出去。由于透镜能有效地使太阳的平行光线发散(或短暂会聚,然后发散),因此只有大约100万平方公里(1×1012平方米)的覆盖范围才能完成这项工作。
 
它也不必是一个单一的镜头,因为一组更小的空间镜头可以达到同样的目的。镜头越小,你需要的镜头就越多,但这是一个低风险、高回报的选择,因为任何事情出错对地球的危险几乎为零。
 
2018年2月6日,猎鹰重型火箭首次发射,取得了巨大成功。火箭……[+]到达近地轨道,成功部署有效载荷,主助推器返回肯尼迪角,成功着陆。可重复使用的重型运载工具的承诺现在已经成为现实,而且可以将发射成本降低到每磅1000美元左右。随着成本的持续下降,广泛的空间基础设施成为更现实的可能性。
 
然而,这两种潜在的解决方案都有一些缺点:它们非常昂贵,而且解决方案是临时的。我们有把物体发射到L1的经验,因为我们大部分的太阳观测卫星都在那里。但是要把大量的质量送到太空是非常困难的,这就是这里所需要的。如果我们考虑一系列薄膜圆的更轻的提议,每一个只有1/5000英寸,重量只有1克,那仍然会增加大约2000万吨的质量。
 
以目前的发射成本,我们将花费数万亿美元来发射一个到L1的数组。我们有理由希望,随着可重复使用的发射技术变得更加可靠,到本世纪20年代末,这可能会将发射成本降低到1万亿美元以下,使其比目前许多应对地球气候变化的提议更可行。然而,一旦这些航天器到达L1,还有一个问题:它们的轨道会衰变。

发射到L4或L5的卫星将在稳定轨道上运行,可以持续上亿年,天辰测速网址而发射到L1、L2或L3的卫星则处于准稳定轨道上。在没有任何干预的情况下,即使有理想的轨道插入,它们也会在短短几年的时间尺度上漂移并脱离它们的理想位置。维持它们的唯一方法是:
 
推进它们,这需要给它们配备自推进技术,
 
为它们提供服务,要求维护发射升空并重新调整它们的轨道,
 
或者只是简单地替换掉它们,这意味着我们需要不断地推出新产品来替换那些逐渐消失的产品。
 
如果我们能够通过一次性的太空投资来应对全球气候变化,那将是一项了不起的成就,但由于万有引力的作用方式,即使是在阳光到来之前就将其阻挡,也需要在维护方面进行大量的持续投资。
 
然而,尽管如此,这可能是解决全球变暖问题最经济的方法。发射成本持续下降,我们就能更好地把我们的卫星在第一次尝试他们的理想轨道,我们开发人工智能和新的太空技术如离子驱动器和太阳帆,我们可能缓解全球变暖的负面影响几兆(万亿)美元每十年。
 
此外,拦截和偏转入射阳光的解决方案是一个不会对地球产生长期负面环境影响的地球工程理念。不像向大气中添加化学物质,策略性地向天空或海洋中注入微粒或云形核点,或在近地轨道上放置卫星,这不会改变地球本身,只会改变到来之前的阳光。
 
随着地球继续变暖,温室气体水平继续上升,许多人哀叹缺乏有效的战略来应对气候变化的影响。虽然海洋酸化和其他由温室气体增加引起的问题不会得到解决,但解决变暖问题的办法可能在于太空遮阳,这个想法的成本简直是天文数字,但会随着时间的推移而继续下降。我们等待行动的时间越长,这种独特的地球工程解决方案就越有说服力。

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