Los espejos espaciales son satélites diseñados para cambiar la cantidad de radiación solar que impacta la Tierra como una forma de ingeniería climática . El concepto fue teorizado por primera vez en 1923 por el físico Hermann Oberth [1] [2] [3] [4] y posteriormente desarrollado en la década de 1980 por otros científicos. [5] Los espejos espaciales se pueden utilizar para aumentar o disminuir la cantidad de energía solar que llega a un punto específico de la tierra para diversos fines. Se han teorizado como un método de geoingeniería solar mediante la creación de una sombrilla espacial para desviar la luz solar y contrarrestar el calentamiento global . [5] [6]
Ha habido varias implementaciones propuestas del concepto de espejo espacial, pero hasta ahora ninguna se ha implementado aparte del proyecto Znamya de Rusia debido a preocupaciones logísticas y desafíos de implementación. [5] [7]
La idea de construir espejos espaciales como método de ingeniería climática se remonta a los años 1923, 1929, 1957 y 1978 por parte del físico Hermann Oberth y a los años 80 por otros científicos. En 1923, Hermann Oberth describió por primera vez en su libro Die Rakete zu den Planetenräumen [ 1] sus espejos espaciales con un diámetro de 100 a 300 km, que supuestamente constan de una red reticular de facetas ajustables individualmente. Los espejos espaciales en órbita alrededor de la Tierra, diseñados por Hermann Oberth , están destinados a enfocar la luz solar en regiones individuales de la superficie terrestre o desviarla hacia el espacio. Por tanto, no se trata de un debilitamiento de la radiación solar en toda la superficie expuesta de la Tierra, como sucedería si se planteara la creación de zonas de sombra en el punto de Lagrange, entre el Sol y la Tierra. Estos espejos gigantes en órbita podrían usarse para iluminar ciudades individuales, como medio de protección contra desastres naturales, para controlar el tiempo y el clima y para crear espacio vital adicional para decenas de miles de millones de personas, escribe Hermann Oberth. Lo más importante para Oberth era que esto pudiera influir en las trayectorias de las zonas barométricas de alta y baja presión con estos espejos espaciales.
Otros científicos propusieron en la década de 1980 enfriar el clima de Venus para prever un futuro teórico en el que los humanos ocuparían otros planetas. [8] En 1989, James Early, trabajando en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore , propuso utilizar una "sombra espacial" de 2.000 kilómetros (1.200 millas) de diámetro en órbita en el Punto Lagrangiano L1 . Calculó el coste entre uno y diez billones de dólares estadounidenses y sugirió fabricarlo en la Luna utilizando roca lunar. [8]
También se propusieron espejos espaciales en la mesa redonda "Opciones de respuesta al cambio climático rápido o severo" organizada por el Programa de Tecnología del Cambio Climático del Presidente en septiembre de 2001. Lowell Wood , científico senior del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, propuso colocar uno o más "espejos" de malla de alambre en órbita para desviar la luz solar hacia el espacio o filtrarla. Wood calculó que desviar el 1% de la luz solar restauraría la estabilidad climática, y para ello se necesitaría un solo espejo de 600.000 millas cuadradas (1.600.000 km 2 ) de superficie o varios más pequeños. Wood había estado investigando la idea durante más de diez años, pero la consideraba tan inviable que sólo debería ser un plan de respaldo para resolver el problema del calentamiento global.
En enero de 2007, The Guardian informó que el gobierno de Estados Unidos recomendaba que se continuaran las investigaciones sobre la desviación de la luz solar, incluidos los espejos espaciales, de acuerdo con el próximo Informe de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático. [9] [10] Además del espejo espacial, las técnicas sugeridas para reducir la luz solar incluían el lanzamiento de miles de globos altamente reflectantes y el bombeo de gotas de sulfato a la atmósfera superior para emular las emisiones volcánicas. [8] [9]
Daniel Schrag de la Universidad de Harvard y David Keith de la Universidad de Calgary organizaron una conferencia sobre ingeniería climática en noviembre de 2007. El consenso de la comunidad investigadora fue que valía la pena seguir estudiando estas ideas a pesar de su alto coste y la dudosa viabilidad de algunas ideas, incluido el espejo espacial. y el riesgo de que distraigan la atención de la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero. [11] [12]
Los espejos espaciales están diseñados para aumentar o disminuir la cantidad de energía que llega a un planeta desde el sol con el objetivo de cambiar el impacto de la radiación ultravioleta; o reflejar o desviar la luz de un planeta para cambiar las condiciones de iluminación del sol. [13] [14] Los espejos espaciales son un ejemplo de Gestión de la Radiación Solar (SRM), que es un "enfoque teórico para reducir algunos de los impactos del cambio climático al reflejar una pequeña cantidad de luz solar entrante hacia el espacio". [15] [2] El concepto es reflejar suficiente luz solar para reducir la temperatura de la Tierra, equilibrando así el efecto de calentamiento de los gases de efecto invernadero. [15] [2]
La mayoría de las propuestas anteriores para el desarrollo de espejos espaciales tienen como objetivo específico frenar la progresión del cambio climático en la Tierra. [13] Desviar una pequeña cantidad de la energía del sol de la atmósfera terrestre reduciría la cantidad de energía que ingresa al ecosistema de la Tierra.
Algunas propuestas para el desarrollo de espejos espaciales también se centran en la capacidad de cambiar las condiciones de iluminación localizadas en la superficie de la Tierra al dar sombra a ciertas secciones o reflejar la luz solar en pequeñas secciones. [13] [2] Hacer esto podría permitir climas diferenciados en áreas locales y potencialmente luz solar adicional para mejorar el crecimiento de los cultivos. [16] Un primer intento práctico de reflejar la luz solar fue realizado en la década de 1990 por el proyecto de la Agencia Rusa llamado Znamya .
Los expertos en clima han advertido que las propuestas de geoingeniería como los espejos espaciales, si bien podrían enfriar el planeta, no brindarían ningún beneficio para otros problemas relacionados con el clima, como los altos niveles de acidez en el océano debido a la acumulación de carbono. [13] En el pasado, muchos científicos también se han resistido a la idea de utilizar la geoingeniería para frenar el cambio climático, ya que los riesgos de causar efectos adversos eran demasiado grandes y les preocupaba que alentaría a la gente a seguir utilizando combustibles fósiles que contribuyen a ese cambio. . [13]
En ocasiones, los políticos han estado más ansiosos por discutir propuestas de ingeniería climática y espejos espaciales que los científicos por pensar en implementarlas. [14] Los políticos de las administraciones de George W. Bush y Barack Obama han discutido y propuesto financiación para propuestas de espejos espaciales con sede en Estados Unidos. Sin embargo, los científicos todavía están preocupados por los importantes riesgos. Matthew Watson, de la Universidad de Bristol, dirigió un estudio de investigación de 5 millones de libras esterlinas sobre los posibles efectos adversos de la ingeniería climática y afirmó: "Estamos caminando sonámbulos hacia un desastre con el cambio climático. Sin duda, deberíamos centrarnos en reducir las emisiones, pero "Parece estar fracasando. Aunque la geoingeniería resulta aterradora para mucha gente, y me incluyo en esto, [su viabilidad y seguridad] son preguntas que deben responderse". [14] El profesor Steve Rayner de la Universidad de Oxford también está preocupado por los efectos adversos de la ingeniería climática, especialmente la posibilidad de que la gente sea demasiado positiva acerca de los efectos y deje de intentar frenar el problema real del cambio climático. Sin embargo, dice que hay una razón potencial para hacer ingeniería climática: "La gente desacredita hacer [ingeniería climática] como una curita, pero las curitas son útiles cuando te estás recuperando". [14]
El proyecto Znamya fue una serie de experimentos con espejos orbitales en la década de 1990 que pretendían transmitir energía solar a la Tierra reflejando la luz solar . Consistió en tres experimentos: el experimento Znamya 1 , Znamya 2 y el fallido Znamya 2.5. El Znamya 1 fue un experimento terrestre que nunca se lanzó. [17] El Znamya 2 fue el primer lanzamiento exitoso que tuvo el proyecto Znamya. Estaba adjunto al no tripulado Progress M-15. [17] El despliegue resultó en una luz brillante de un ancho de 5 km y con la intensidad de una Luna Llena brillando. [17] El Znamya 3 fue propuesto pero nunca se implementó debido al fracaso del Znamya 2.5. [17] El proyecto fue abandonado por la Agencia Espacial Federal Rusa después del fallido despliegue del Znamya 2.5. [7]
Los esfuerzos de investigación en geoingeniería para mitigar o revertir los cambios en el clima de la Tierra se pueden separar en dos categorías diferentes: eliminación de dióxido de carbono y gestión de la radiación solar . [6] El dióxido de carbono es la principal fuente del cambio climático en la Tierra, ya que provoca un aumento de la temperatura atmosférica y la acidificación de los océanos. Aunque la eliminación del CO 2 de la atmósfera revertiría los cambios climáticos hasta el momento, la eliminación del carbono es un proceso más lento y difícil en comparación con la gestión de la radiación solar. [6]
La gestión de la radiación solar trabaja para mitigar directamente los efectos del calentamiento atmosférico debido a la quema de combustibles fósiles y la posterior liberación de gases de efecto invernadero. [6] Los espejos espaciales entran en esta categoría de geoingeniería, ya que trabajan para bloquear la radiación solar y reducir los efectos de calentamiento del Sol. [6]
El físico Hermann Oberth siguió su primera sugerencia en 1923 [1] con otras publicaciones en las que tuvo en cuenta los avances técnicos alcanzados hasta entonces: 1929 "Ways to Spaceflight", [2] 1957 "Menschen im Weltraum". Neue Projekte für Raketen- und Raumfahrt“ (Gente en el espacio. Nuevos proyectos de cohetes y viajes espaciales) [3] y 1978 „Der Weltraumspiegel“ (El espejo espacial). [4] Por razones de costes, el concepto de Hermann Oberth prevé que los componentes deberían producirse a partir de minerales lunares en la Luna, porque su menor atracción gravitacional requiere menos energía para lanzar los componentes a la órbita lunar. Además, la atmósfera terrestre no se ve afectada por muchos lanzamientos de cohetes. Desde la superficie lunar, los componentes serían lanzados a la órbita lunar mediante una honda lunar electromagnética y "apilados" en un punto de libración de 60°. Desde allí, los componentes podrían ser transportados a órbita con las naves espaciales eléctricas que él mismo había diseñado [4] con poco retroceso, y allí se ensamblarían en espejos con un diámetro de 100 a 300 km. En 1978 estimó que la realización podría esperarse entre 2018 y 2038.
En 2002, la consultora aeroespacial STAR Technology and Research propuso un concepto que, al igual que el de Hermann Oberth, utiliza la órbita cercana a la Tierra. Los expertos de Star calcularon que una red de espejos espaciales orientables que orbitan alrededor del ecuador de la Tierra, como uno de los anillos de Saturno, podría reducir la temperatura promedio del aire hasta en 3 grados Celsius (5,4 grados Fahrenheit) y al mismo tiempo generar energía a partir de paneles solares a bordo y transmitirla. a la tierra. Pero tal enfoque podría generar problemas. El autor del informe y presidente de Star Technology, Jerome Pearson, calculó que se necesitarían 5 millones de naves espaciales para lograr el resultado deseado, e incluso si cada nave individual pudiera durar 100 años, eso significa que habría que reemplazar o reparar 137 naves por día. Y la nave produciría "estrellas" que serían visibles desde la tierra. (La otra propuesta hipotética de Pearson, un anillo de rocas reflectantes en la misma posición, iluminaría el cielo nocturno con el equivalente a 12 lunas llenas). [5] [18]
En la década de 1980 hubo más propuestas teóricas para espejos espaciales cuando los científicos intentaron descubrir una forma factible de reflejar parcialmente la luz solar y frenar el calentamiento de la atmósfera terrestre utilizando espejos espaciales. [5] En 1989, el ingeniero James Early propuso un escudo de vidrio de 2.000 km. [19] El escudo de vidrio tendría que construirse en la Luna utilizando roca lunar debido a su gran masa. [19] Lowell Wood, investigador del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, propuso enviar un espejo único y masivo a la órbita en el punto L1 de Lagrange, aproximadamente a un millón de millas de distancia de la Tierra. [5] [20] Mientras orbita en el punto de Lagrange 1 , el espejo espacial podría permanecer en órbita sin ningún suministro de energía adicional y continuar bloqueando la luz solar. [20] En 2006, Roger Angel, un investigador de la Universidad de Arizona, propuso enviar millones de espejos espaciales más pequeños en lugar de un espejo grande para reducir costos y aumentar la viabilidad, ya que un solo espejo necesitaría tener aproximadamente 600.000 millas cuadradas para bloquear. sólo el uno por ciento de la luz solar. [5]
Andrew Yang , candidato presidencial demócrata de Estados Unidos en 2020, revivió el movimiento del espejo espacial con su iniciativa de espejo espacial expandible. [21] Según la propuesta de Yang, los investigadores estadounidenses necesitan crear satélites, similares a los que ya están en órbita, equipados con espejos espaciales retráctiles con la capacidad de desplegarse y retraerse rápida y fácilmente en caso de una emergencia. [21]
Tharshan Maheswaran y Sebastian Fix, del Instituto de Sistemas Espaciales de la Universidad de Stuttgart, describen una hoja de ruta para el desarrollo, construcción y transporte de un escudo solar planetario internacional (IPSS) en el punto 1 de Lagrange en 2021, que también podría ser una planta fotovoltaica . ser. También aquí, como en el caso de Hermann Oberth, se analizan mediante Se supone que se utilizan naves espaciales eléctricas (alternativamente con velas solares). Los autores hacen referencia a las numerosas actividades internacionales y a la posibilidad de poner en funcionamiento la protección solar antes de 2060. [22]
Después del experimento ruso del espejo espacial Znamya en 1993, no ha habido ningún desarrollo activo de los espejos espaciales debido a los grandes desafíos que implica su despliegue y las posibles consecuencias que siguen a su funcionamiento.
El despliegue y mantenimiento de una flota de pequeños espejos espaciales que pueden crear una sombra de alrededor de 100.000 kilómetros en el espacio incluiría factores necesarios como energía, construcción, transporte y operaciones de apoyo terrestre. [23] En total, el coste estimado de construir y enviar una flota de espejos espaciales al espacio es de unos 750 mil millones de dólares. [23] Si los espejos espaciales pueden alcanzar una vida útil de 50 años, el coste anual de mantenimiento se estima en unos 100 mil millones de dólares. [23] Además, si fuera necesario sustituir algún satélite al final de su vida útil, los costes de toda la operación ascenderían a 5 billones de dólares. [23]
El despliegue de un gran espejo espacial o de un conjunto de espejos más pequeños también deberá tener en cuenta los millones de desechos espaciales que se encuentran en la órbita de la Tierra. La mayoría de los escombros son pequeños y pesan alrededor de 1 gramo. [23] Sin embargo, dependiendo de su velocidad, estos desechos pueden ser catastróficos para los satélites si colisionaran. Por lo tanto, los satélites orbitales tendrían que maniobrar fuera del camino de los desechos espaciales rastreados desde el espejo espacial. Además, si se desplegara un espejo espacial muy grande, su enorme superficie sería un objetivo muy grande para los desechos espaciales. Por lo tanto, maniobrar cientos de espejos espaciales o un espejo espacial muy grande resultará muy difícil debido a los desechos espaciales y al tamaño potencial del espejo espacial. [23]
La reflexión directa de la radiación solar lejos de la Tierra puede tener ciertos efectos adversos sobre el clima. A medida que la Tierra esté expuesta a menos radiación solar, el planeta se enfriará, pero esto podría dar lugar a patrones climáticos impredecibles. [14] Una caída general de la temperatura global puede afectar el ciclo hidrológico y podría aumentar la intensidad de las sequías y las inundaciones. [14] Además, el cambio de temperatura y clima también puede afectar negativamente el cultivo. [24] Como resultado, el reflejo de la radiación solar podría afectar negativamente a alrededor del 65% de la población mundial. [14]