در میان چالشهای فرازمینی متعددی که زمین با آنها روبروست، یکی از آنها مستقیماً از ستارهی خانگی سیاره ما سرچشمه میگیرد. فورانهای خورشیدی عمدتاً به دو شکل رخ میدهند: شرارههای خورشیدی (Solar Flares) و خروج جرم از تاج خورشیدی (CME). منشأ هر دو یکی است، اما نوع اول با سرعت نور حرکت کرده و عمدتاً از ذرات پرانرژی تشکیل شده است، در حالیکه خروج جرم از تاج خورشیدی (CME) در اصل یک ابر مغناطیسی است که کندتر حرکت میکند اما میتواند زیرساختهای الکتریکی و مخابراتی را نابود کند.
علاوه بر این، پدیده تغییرات اقلیمی نیز اثرات مخرب تابشهای خورشیدی را تشدید کرده است. تا به امروز، دانشمندان طیف متنوعی از ایدهها را پیشنهاد دادهاند؛ از موارد به ظاهر کاربردی گرفته تا طرحهای کاملاً بلندپروازانه که هدفشان محافظت از زمین در برابر یک فاجعه بزرگ خورشیدی است. جدیدترین مورد از سوی کارشناسان دانشگاه هاوایی ارائه شده که ساخت یک چتر عظیم متصل به یک سیارک را پیشنهاد میدهد. اما چگونه یک سپر خورشیدی متصل به یک سیارک میتواند با تغییرات اقلیمی مبارزه کند؟
این ابزار به عنوان «یک سپر خورشیدی برای کاهش میزان نور خورشیدِ تابیده به زمین» عمل خواهد کرد. در گام نخست، این تیم هدف خود را مسدود کردن حدود ۱.۷ درصد از تابش خورشیدی ورودی به زمین قرار داده است؛ مقداری که گفته میشود برای متوقف کردن «افزایش فاجعهبار دمای جهانی» کافی است.
مزیت دیگر این روش غیرتهاجمی بودن نسبی آن در مقایسه با دیگر ایدههای مهندسی زمین (Geo-engineering) است که تغییرات شیمیایی یا فیزیکی در جو و دریاهای زمین را در نظر میگیرند. اما این طرح هرچقدر هم هوشمندانه به نظر برسد، همچنان با چالشهای عملی روبروست.
چرا چتر زمین؟
در حالیکه هدف نهایی اینجا کاهش بلایای اقلیمی مانند گرمایش زمین است، مزایای فوری نیز وجود دارد. ستاره خانگی زمین گهگاه فعالیتهای غیرطبیعی از خود نشان میدهد که برخی از آنها میتوانند ویرانگر باشند. دو مورد از این فعالیتها، شرارههای خورشیدی و خروج جرم از تاج خورشیدی (CME) هستند. شرارههای خورشیدی چندان مخرب نیستند و تنها منطقه در معرضِ جو را مختل میکنند. این پدیده میتواند فعالیتهای مخابراتی را تحت تأثیر قرار داده و باعث اختلال در ماهوارههای GPS شود که منجر به خطاهای موقتی در مکانیابی در حد چند یارد میشود.
اما این «خروج جرم از تاج خورشیدی» است که میتواند آسیبهای جدی وارد کند. آنها را به عنوان یک اسلحه قدرتمند از پالسهای الکترومغناطیسی تصور کنید که میتواند ترانسفورماتورهای شبکه برق را بسوزاند، دکلهای مخابراتی را از کار بیندازد و به شدت بر شبکههای ارتباطی تأثیر بگذارد و با از بین بردن کانالهای تماس حیاتی، در واقع یک خاموشی گسترده ایجاد کند.
پیشینهای هم برای این اتفاق وجود دارد. در سال ۱۸۵۹، یک طوفان ژئومغناطیسی ناشی از فوران ذرات باردار به زمین برخورد کرد. این واقعه که به «رویداد کارینگتون» معروف است، چنان باری را روانه خطوط تلگراف کرد که به اپراتورها شوک وارد شد و حتی کاغذها آتش گرفتند. اگر رویداد مشابهی امروز رخ دهد، میتواند زیرساختهای مدرن شامل نیروگاهها و شبکههای خطوط انتقال را ذوب کند. اما موضوع فقط خسارت فیزیکی نیست؛ اگر فورانها شدید باشند، یک ابرطوفان خورشیدی میتواند تریلیونها دلار خسارت به بار آورده و منجر به تلفات انسانی شود.
یک چتر فضایی چگونه از زمین محافظت میکند؟
برای ایجاد سپری با جرم کافی که بتواند کشش گرانشی را خنثی کرده و بهطور مؤثر با فشار تابش خورشیدی مقابله کند، به وزن بسیار زیادی نیاز است. با این حال، تأمین این وزن یک چالش مهندسی است، زیرا هزینه تهیه و انتقال حتی سبکترین مواد نیز به شدت گران تمام میشود.
برای غلبه بر چالش وزن، این تیم پیشنهاد میدهد که تنها بخش کوچکی از مجموعه سپر از زمین منتقل شود و بقیه آن توسط یک جرم فرازمینی، مانند یک سیارک، تأمین گردد. این سیارک مانند یک «وزنه تعادل» (Ballast) عمل کرده و کل مجموعه چتر را پایدار میکند. تیم دانشگاه هاوایی میگوید:
چنین ساختار متصلی، سریعتر و ارزانتر از سایر طرحهای سپر ساخته و مستقر خواهد شد.
پس از قرارگیری در فضا، سپر به آرامی با پیکربندی گلبرگمانند باز میشود. تیم پیشنهاد میکند از وینچهای شارژ شده با انرژی خورشیدی برای افزایش یا کاهش طول کابلها استفاده شود تا اثرات ناپایدارکننده بادهای خورشیدی و ماه را مهار کنند. با این حال، مقاله تحقیقی منتشر شده در مجله PNAS ذکر میکند که حتی برای دستیابی به اهداف اولیه مسدودسازی تابش، استفاده از چندین سپر خورشیدی مؤثرتر خواهد بود.
در مورد مواد ساختاری، تیم روی «گرافن» حساب باز کرده است؛ مادهای کربنی که به دلیل استحکام بیسابقه، انعطافپذیری، مقاومت و از همه مهمتر سبکوزن بودن مورد تحسین قرار گرفته است. هرچند گرافن گران است، تیم امیدوار است که هزینهها در اواخر این دهه به شدت کاهش یابد.
طرحی برای آینده دور
هرچقدر هم که این ایده نویدبخش به نظر برسد، هنوز فاصله زیادی با مرحله اجرا دارد. با وجود کاهش ۹۹ درصدی بار پرتابی برای ساخت سپر خورشیدی، همان ۱ درصدی که باید به فضا تزریق شود همچنان عظیم است: به طور دقیق، حدود ۳۵,۰۰۰ تن تجهیزات سپر خورشیدی. در حال حاضر هیچ موشک پرتابی وجود ندارد که حتی از دور بتواند با این ظرفیت باربری برابری کند.
موشک «استارشیپ» که ادعا میشود قدرتمندترین وسیله پرتاب جهان است، هنوز با این اعداد فاصله دارد. این موشک در حالت چندبارمصرف میتواند ۱۵۰ تن و در حالت یکبارمصرف تا ۲۵۰ تن بار را حمل کند. موشک زحل ۵ ناسا (Saturn V)، یکی از قدرتمندترین موشکهای سنگینوزن تاریخ، تنها میتوانست به حدود ۱۴۱ تن برسد.
حتی با در نظر گرفتن امکان تزریق بار در چندین مرحله، حداقل به ۲۳۳ ماموریت استارشیپ نیاز است تا کل بار سپر خورشیدی به فضا منتقل شود که هزینهی مالی آن برای هیچکس آسان نخواهد بود. ایلان ماسک در سال ۲۰۲۲ گفت که هر پرتاب استارشیپ میتواند تنها یک میلیون دلار هزینه داشته باشد، که کمتر از رقم ۲ میلیون دلاری سال ۲۰۱۹ و بسیار پایینتر از ۱۰ میلیون دلاری است که سال گذشته مطرح کرده بود.
اگرچه این پروژه چالشبرانگیز و فراتر از توان وسایل پرتاب نسل فعلی است، تیم تحقیق میگوید رویکرد آنها «این ایده را حتی با فناوری امروز به قلمرو امکانپذیری میآورد، در حالی که مفاهیم قبلی کاملاً دستنیافتنی بودند.»
چگونه یک سیارک را به دام بیندازیم؟
چالش کلیدی دیگر، گرفتن سیارک است. تا کنون ناسا با موفقیت در ماموریت DART نشان داده است که در صورت نیاز میتواند مسیر یک سیارک را منحرف کند. ماموریتهای متعددی مانند «هایابوسا-۲» ژاپن توانستهاند روی یک سیارک فرود آمده و نمونهبرداری کنند. با این حال، گرفتن یک سیارک و تغییر مسیر طبیعی آن به گونهای که در مدار صحیح ماه قرار گیرد، تا به حال آزمایش نشده است.
این مقاله از «دستکاری مدار سیارک» صحبت میکند زیرا آنها قصد دارند از آن به عنوان منبع وزنه تعادل استفاده کنند. اما حتی ناسا هم از چنین تلاشی عقبنشینی کرده است. این آژانس فضایی روی «ماموریت تغییر مسیر سیارک» کار میکرد که شامل ساخت یک ربات فضایی عظیم برای برداشتن یک سنگ چند تنی از یک سیارک و قرار دادن آن در مدار ماه بود؛ اما این پروژه طبق دستورالعمل سیاست فضایی کاخ سفید در سال ۲۰۱۷ متوقف شد.
پس جایگزین چیست؟ غبار ماه! اما باز هم این کار مستلزم عملیات فعال در سطح ماه است که در حال حاضر در مقیاس مورد نیاز انجام نمیشود. مقاله پژوهشی میافزاید: «این سپر وزن کافی برای ایجاد فاجعه در صورت سقوط تصادفی به زمین را دارد.» کارشناسان پیشبینی میکنند که اگر یک یا دو کابل قطع شوند، حادثه بزرگی رخ نخواهد داد. اما اگر تعداد بیشتری از کابلها پاره شوند، کل ساختار فروپاشیده و به سمت خورشید منحرف میشود، در حالیکه تهدید آن برای زمین ناچیز خواهد بود.
چه اقدامات دیگری برای محافظت از زمین در حال انجام است؟
طی چند دهه گذشته، گرمایش جهانی به طرق مختلف آسیبهای اقلیمی به بار آورده، میانگین دمای جهانی را به سطوح بیسابقهای رسانده و تهدیدی جدی برای تنوع زیستی زمین ایجاد کرده است. با وجود تلاشها، آلایندهها همچنان در حال افزایش هستند، بنابراین دانشمندان به حوزهای بلندپروازانهتر به نام «مدیریت تابش خورشیدی» یا «مهندسی زمین خورشیدی» روی آوردهاند که شامل محدود کردن مقدار نور خورشیدی است که زمین دریافت میکند.
این ایدهها شامل همه چیز میشود؛ از اسپری کردن آئروسلها در ارتفاعات بالای استراتوسفر برای ایجاد یک سپر گرفته تا نصب یک آینه بازتابنده غولپیکر در فضا. برای مثال، پیشنهاد تزریق آئروسل با هدف استفاده از ترکیبات گوگردی برای خنک کردن دمای جهانی و بازگرداندن الگوهای بارندگی در سراسر جهان ارائه شده است، اما این کار بدون ریسکهای جدی نیست.
مورد بعدی مفهوم «روشنسازی ابرهای دریایی» است که شامل اسپری کردن آب دریا به آسمان برای ایجاد ابرهای سفیدی است که نور خورشید را منعکس میکنند. پیشنهاد مشابهی به دنبال ایجاد یک «آینه اقیانوسی» با استفاده از ریزحبابهای تولید شده توسط کشتیها در سطح وسیعی از اقیانوس است. پیشنهاد دیگری از سوی کارشناسان دانشگاه کرنل، ایجاد یک سپر مغناطیسی برای منحرف کردن ذرات باردار خورشیدی را در نظر دارد.
با این حال، هیچکدام از این طرحها تاکنون در مقیاسی که نتایج ملموسی برای نجات زمین از فاجعه محیطزیستی داشته باشد، آزمایش نشدهاند. ایده چتر فضایی خود را به عنوان یکی از کاربردیترین و کمریسکترین ایدهها برای نجات سیاره ما معرفی میکند.
منبع: Slashgear
