Що роблять гігантські сонячні електростанції ночами? Величезні поля дзеркал, що вдень жадібно ловлять кожен промінь світла, із заходом сонця завмирають у тиші, перетворюючись на безмовні пам’ятки інженерної думки. Здається, їхня робота закінчена до світанку. Але, виявляється, в одного вченого виникла досить дотепна відповідь на це питання.
Джон Сандаскі із Сандійських національних лабораторій запропонував дати цим технологічним гігантам «нічну зміну» — шукати астероїди. Ідея проста та елегантна: якщо у вас є тисячі величезних, високоточних дзеркал, чому б не змусити їх працювати на захист планети, коли їхня основна робота на паузі?
Навіщо взагалі шукати голку у стозі сіна?
Планетарний захист — це не сюжет для голлівудського блокбастера, а цілком серйозне завдання, яке стоїть перед людством. Загроза зіткнення з астероїдом, хай і малоймовірна будь-якого конкретного дня, має надто високі ставки, щоб її ігнорувати.
Традиційний метод пошуку цих «космічних мандрівників» — справа копітка і дорога. Величезні телескопи обсерваторій годинами вдивляються в нічне небо, знімаючи зоряні поля. Потім потужні комп’ютери аналізують ці зображення у пошуках ледь помітних світлових смуг – слідів астероїдів, що рухаються на тлі нерухомих зірок. Це точний, але повільний процес. А будівництво кожної нової обсерваторії — це проєкт вартістю сотні мільйонів доларів.
Нічна зміна для сонячних дзеркал
Серце сонячної електростанції баштового типу – це геліостатне поле. Уявіть собі сотні чи навіть тисячі величезних дзеркал (геліостатів), які протягом дня синхронно повертаються, слідуючи за Сонцем, і концентрують його світло в одній точці на вершині високої вежі. Там енергія світла нагріває теплоносій, який у результаті обертає турбіну та виробляє електрику.
А якщо вночі розгорнути цей процес? Замість того, щоб збирати потужні потоки сонячного світла, чи можна використовувати ці ж дзеркала, щоб вловити неймовірно слабке світло, відбите від крихітного астероїда?
«Сонячні вежі збирають мільйон ват сонячного світла, — пояснює Сандаскі. — Вночі ми хочемо вловити фемтоватт». Фемтоватт — це мільйонна від мільярдної частки вата. Це настільки крихітна величина, що її складно навіть уявити, але саме стільки світла може дійти до нас від невеликого каменю у космосі.
У чому ж хитрість? Сандаскі пропонує не намагатися “сфотографувати” астероїд. Його метод ґрунтується на вимірі швидкості. Використовуючи існуюче програмне забезпечення, геліостат змушують здійснювати повільні коливальні рухи, скануючи невелику ділянку піднебіння. Коли в поле зору дзеркала попадає зірка, детектор на вежі фіксує рівний сигнал. Але якщо повз зірку пролітає астероїд, він на мить перекриває її світло, створюючи характерний «провал» у сигналі. Аналізуючи ці провали та знаючи швидкість сканування дзеркала, можна з високою точністю визначити кутову швидкість об’єкта. Фактично геліостат ловить не саме зображення астероїда, а його тінь, що промайнула на тлі далекої зірки.
Від мегават до фемтоват: нічна вахта в пустелі
Щоб перевірити свою теорію, Сандаскі провів кілька літніх ночей на Національному випробувальному полігоні в США. Він не використав жодного нового обладнання — лише один із 212 геліостатів та стандартні оптичні прилади, встановлені на 60-метровій вежі.
“Доводиться багато чекати”, – ділиться враженнями вчений. Вночі безперервно він збирав дані, доводячи головний принцип: система працює. «Ми не ставили собі за мету знайти астероїди, — уточнює він. — Ми продемонстрували, що геліостат може робити коливальні рухи і що він здатний бачити зірки». То справді був успішний перший крок, доказ самої концепції.
Коли одна ідея тягне за собою іншу
Головна перевага цього методу – економія. Замість будівництва нових обсерваторій можна дооснастити вже існуючі сонячні електростанції по всьому світу. Але потенціал технології цьому не закінчується. Як зазначає Сандаскі, такий метод може стати у нагоді і Космічним силам США. Відстеження супутників та іншого космічного сміття, особливо на далеких орбітах поблизу Місяця, завдання не з легких. Геліостати могли б стати дешевим та ефективним інструментом і для цієї мети.
То що далі? Зараз проект знаходиться на ранній стадії. Сандаскі представив свої висновки науковому співтовариству, щоб отримати зворотний зв’язок та критичні зауваження. Наступним кроком може стати спроба виявити відомий об’єкт, наприклад, одну із планет Сонячної системи, щоб зрозуміти межі чутливості методу.
Кінцева мета – масштабувати технологію, об’єднавши в єдину мережу не один, а сотні геліостатів. Така система зможе сканувати небо набагато швидше і виявляти ще дрібніші та тьмяніші об’єкти, даючи нам більше часу на підготовку, якщо один з них раптом вирішить відвідати нас. Це чудовий приклад того, як творчий підхід та нестандартний погляд на звичні речі можуть запропонувати витончене рішення для одного з найсерйозніших завдань, що стоять перед цивілізацією. Іноді, щоб захиститися від нічної загрози, потрібно просто увімкнути світло або, в цьому випадку, правильно спрямувати дзеркала. Джерело
