การเดินทางในอวกาศ

การศึกษาที่นำโดยมหาวิทยาลัยยูทาห์ได้สำรวจศักยภาพของการใช้ฝุ่นเพื่อป้องกันแสงแดด พวกเขาวิเคราะห์คุณสมบัติต่างๆ ของอนุภาคฝุ่น ปริมาณฝุ่น และวงโคจรที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการให้ร่มเงาแก่โลก ผู้เขียนพบว่าการปล่อยฝุ่นจากโลกไปยังสถานีทางที่ "จุดลากรองจ์" ระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ (L1) จะมีประสิทธิภาพมากที่สุด แต่ต้องใช้ต้นทุนและความพยายามทางดาราศาสตร์ อีกทางเลือกหนึ่งคือการใช้ moondust ผู้เขียนโต้แย้งว่าการปล่อยฝุ่นจากดวงจันทร์อาจเป็นวิธีที่ประหยัดและมีประสิทธิภาพในการบังแดดโลก ทีมนักดาราศาสตร์ใช้เทคนิคในการศึกษาการก่อตัวดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์ไกลโพ้น ซึ่งเป็นเป้าหมายการวิจัยตามปกติของพวกเขา การก่อตัวของดาวเคราะห์เป็นกระบวนการที่ยุ่งเหยิงซึ่งก่อให้เกิดฝุ่นทางดาราศาสตร์มากมายที่สามารถก่อตัวเป็นวงแหวนรอบดาวฤกษ์แม่ได้ วงแหวนเหล่านี้สกัดกั้นแสงจากดาวฤกษ์ใจกลางและแผ่รังสีอีกครั้งในลักษณะที่เราสามารถตรวจจับได้บนโลก วิธีหนึ่งที่จะค้นพบดาวฤกษ์ที่กำลังก่อตัวเป็นดาวเคราะห์ดวงใหม่คือการมองหาวงแหวนที่เต็มไปด้วยฝุ่นเหล่านี้ "นั่นคือต้นตอของแนวคิดนี้ ถ้าเรานำวัสดุจำนวนเล็กน้อยไปวางบนวงโคจรพิเศษระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ แล้วแยกมันออก เราก็สามารถบังแสงอาทิตย์ได้มากด้วยมวลเพียงเล็กน้อย Ben Bromley ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์และดาราศาสตร์และผู้เขียนนำของการศึกษากล่าว สก็อตต์ เคนยอน ผู้เขียนร่วมกล่าวว่า "เป็นเรื่องน่าทึ่งมากที่พิจารณาว่าฝุ่นดวงจันทร์ซึ่งใช้เวลากว่า 4 พันล้านปีในการกำเนิดอาจช่วยชะลอการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิโลก ซึ่งเป็นปัญหาที่ใช้เวลาน้อยกว่า 300 ปีในการสร้าง" ของการศึกษาจากศูนย์ฟิสิกส์ดาราศาสตร์ | ฮาร์วาร์ดและสมิธโซเนียน บทความนี้เผยแพร่เมื่อวันพุธที่ 8 กุมภาพันธ์ 2023 ในวารสารPLOS Climate ทอดเงา ประสิทธิภาพโดยรวมของโล่ขึ้นอยู่กับความสามารถในการรักษาวงโคจรที่ทอดเงาบนโลก Sameer Khan นักศึกษาระดับปริญญาตรีและผู้เขียนร่วมของการศึกษานี้ เป็นผู้นำการสำรวจเบื้องต้นว่าวงโคจรใดที่สามารถกักเก็บฝุ่นไว้ในตำแหน่งที่นานพอที่จะให้ร่มเงาที่เพียงพอ งานของ Khan แสดงให้เห็นถึงความยากลำบากในการเก็บฝุ่นในที่ที่คุณต้องการ "เนื่องจากเรารู้ตำแหน่งและมวลของเทห์ฟากฟ้าที่สำคัญในระบบสุริยะของเรา เราจึงสามารถใช้กฎแห่งแรงโน้มถ่วงเพื่อติดตามตำแหน่งของแผ่นบังแดดจำลองในช่วงเวลาต่างๆ ของวงโคจรต่างๆ ได้" ข่านกล่าว สองสถานการณ์มีแนวโน้ม ในสถานการณ์แรก ผู้เขียนวางตำแหน่งแท่นอวกาศไว้ที่จุด L1 Lagrange ซึ่งเป็นจุดที่ใกล้ที่สุดระหว่างโลกและดวงอาทิตย์ที่ซึ่งแรงโน้มถ่วงสมดุลกัน วัตถุที่จุดลากรองจ์มักจะอยู่บนเส้นทางระหว่างวัตถุท้องฟ้าทั้งสอง ซึ่งเป็นสาเหตุที่กล้องโทรทรรศน์ อวกาศ เจมส์ เวบบ์ (JWST) ตั้งอยู่ที่ L2 ซึ่งเป็นจุดลากรองจ์ที่อยู่ฝั่งตรงข้ามของโลก ในการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ นักวิจัยยิงทดสอบอนุภาคตามวงโคจร L1 รวมถึงตำแหน่งของโลก ดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ และดาวเคราะห์ในระบบสุริยะอื่นๆ และติดตามตำแหน่งที่อนุภาคกระจัดกระจาย ผู้เขียนพบว่าเมื่อเปิดตัวอย่างแม่นยำ ฝุ่นจะติดตามเส้นทางระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ ทำให้เกิดร่มเงาได้อย่างมีประสิทธิภาพ อย่างน้อยก็ชั่วขณะหนึ่ง ซึ่งแตกต่างจาก JWST 13,000 ปอนด์ ฝุ่นถูกพัดพาออกไปอย่างง่ายดายจากลมสุริยะ การแผ่รังสี และแรงโน้มถ่วงภายในระบบสุริยะ แพลตฟอร์ม L1 ใด ๆ จำเป็นต้องสร้างชุดฝุ่นใหม่อย่างไม่มีที่สิ้นสุดเพื่อระเบิดขึ้นสู่วงโคจรทุก ๆ สองสามวันหลังจากสเปรย์เริ่มต้นกระจายไป "ค่อนข้างยากที่จะทำให้โล่อยู่ที่ L1 นานพอที่จะสร้างเงาที่มีความหมายได้ เรื่องนี้ไม่น่าประหลาดใจเลย เนื่องจาก L1 เป็นจุดสมดุลที่ไม่เสถียร แม้แต่การเบี่ยงเบนเพียงเล็กน้อยในวงโคจรของแผ่นบังแดดก็อาจทำให้เกิด มันจะหลุดออกจากที่อย่างรวดเร็ว ดังนั้นการจำลองของเราจึงต้องแม่นยำมาก” ข่านกล่าว ในสถานการณ์สมมติที่สอง ผู้เขียนถ่ายภาพฝุ่นจากดวงจันทร์จากพื้นผิวดวงจันทร์ไปยังดวงอาทิตย์ พวกเขาพบว่าคุณสมบัติโดยธรรมชาติของฝุ่นบนดวงจันทร์นั้นเหมาะสมที่จะทำหน้าที่เป็นเกราะกำบังแดดได้อย่างมีประสิทธิภาพ การจำลองทดสอบว่าฝุ่นบนดวงจันทร์กระจายตัวไปตามเส้นทางต่างๆ อย่างไร จนกระทั่งพบวิถีโคจรที่ยอดเยี่ยมที่มุ่งสู่ L1 ซึ่งทำหน้าที่เป็นเกราะกำบังแดดที่มีประสิทธิภาพ ผลลัพธ์เหล่านี้เป็นข่าวที่น่ายินดี เนื่องจากจำเป็นต้องใช้พลังงานน้อยกว่ามากในการส่งฝุ่นออกจากดวงจันทร์มากกว่าจากโลก สิ่งนี้มีความสำคัญเนื่องจากปริมาณฝุ่นในแผ่นป้องกันแสงอาทิตย์มีจำนวนมาก เทียบได้กับผลลัพธ์ของการทำเหมืองขนาดใหญ่บนโลก นอกจากนี้ การค้นพบวิถีโคจรของดวงอาทิตย์แบบใหม่หมายความว่าการส่งฝุ่นจากดวงจันทร์ไปยังแท่นแยกที่ L1 อาจไม่จำเป็น แค่แสงจันทร์? ผู้เขียนเน้นว่าการศึกษานี้สำรวจเฉพาะผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นจากกลยุทธ์นี้ แทนที่จะประเมินว่าสถานการณ์เหล่านี้มีความเป็นไปได้ทางลอจิสติกส์หรือไม่ "เราไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญด้านการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ หรือวิทยาการด้านจรวดที่จำเป็นต่อการย้ายมวลจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง เราแค่สำรวจฝุ่นชนิดต่างๆ บนวงโคจรต่างๆ เพื่อดูว่าแนวทางนี้อาจมีประสิทธิภาพเพียงใด เราทำ ไม่อยากพลาดตัวเปลี่ยนเกมสำหรับปัญหาร้ายแรงเช่นนี้” บรอมลีย์กล่าว หนึ่งในความท้าทายด้านลอจิสติกส์ที่ใหญ่ที่สุด นั่นคือการเติมฝุ่นในลำธารทุกๆ 2-3 วัน ก็มีข้อดีเช่นกัน ในที่สุดรังสีของดวงอาทิตย์จะกระจายอนุภาคฝุ่นไปทั่วระบบสุริยะ เกราะป้องกันดวงอาทิตย์เป็นแบบชั่วคราวและอนุภาคของเกราะจะไม่ตกลงสู่พื้นโลก ผู้เขียนรับรองว่าวิธีการของพวกเขาจะไม่สร้างดาวเคราะห์ที่เย็นยะเยือกอย่างถาวรและไม่สามารถอยู่อาศัยได้ ดังเช่นในนิยายวิทยาศาสตร์เรื่อง "Snowpiercer" "กลยุทธ์ของเราอาจเป็นทางเลือกในการจัดการกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ" บรอมลีย์กล่าว "หากสิ่งที่เราต้องการคือเวลามากกว่านี้"