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 luego 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 al crear un parasol espacial para desviar la luz solar y contrarrestar el calentamiento global . [5] [6]
Se han propuesto varias implementaciones del concepto de espejo espacial, pero hasta ahora ninguna se ha implementado, excepto el proyecto Znamya de Rusia, debido a preocupaciones logísticas y desafíos de implementación. [5] [7]
El concepto de construir espejos espaciales como método de ingeniería climática data de los años 1923, 1929, 1957 y 1978 por el físico Hermann Oberth y en la década de 1980 por otros científicos. En 1923, Hermann Oberth describió por primera vez sus espejos espaciales con un diámetro de 100 a 300 km en su libro Die Rakete zu den Planetenräumen [1] , que se dice que consisten en una red de facetas ajustables individualmente. Los espejos espaciales en órbita alrededor de la Tierra, tal como los diseñó Hermann Oberth , están destinados a concentrar la luz solar en regiones individuales de la superficie terrestre o desviarla hacia el espacio. Por lo tanto, no se trata de un debilitamiento de la radiación solar en toda la superficie expuesta de la Tierra, como sería el caso si se considerara el establecimiento de áreas de sombreado en el punto de Lagrange entre el Sol y la Tierra. Según Hermann Oberth, estos espejos gigantes en órbita podrían utilizarse para iluminar ciudades individuales, como medio de protección contra desastres naturales, para controlar el tiempo y el clima, y para crear espacio habitable adicional para decenas de miles de millones de personas. El hecho de que con estos espejos espaciales se pueda influir en las trayectorias de las zonas de alta y baja presión barométrica parece ser lo más importante.
En la década de 1980, otros científicos propusieron enfriar el clima de Venus para permitir que en el futuro los humanos ocupen otros planetas. [8] En 1989, James Early, que trabajaba en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore , propuso utilizar una "sombra espacial" de 2000 kilómetros (1200 millas) de diámetro que orbitara en el punto de Lagrange L1 . Estimó que el coste sería de entre uno y diez billones de dólares estadounidenses y sugirió fabricarla en la Luna utilizando roca lunar. [8]
En la mesa redonda "Opciones de respuesta a un cambio climático rápido o severo" organizada por el Programa de Tecnología del Presidente para el Cambio Climático en septiembre de 2001 también se propusieron espejos espaciales. Lowell Wood , un científico de alto rango 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 restablecería la estabilidad climática, y eso requeriría un solo espejo de 600.000 millas cuadradas (1.600.000 km2 ) 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 los Estados Unidos recomendó que se continuara con la investigación 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 de reducción de la luz solar sugeridas incluían el lanzamiento de miles de globos altamente reflectantes y el bombeo de gotitas 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 científica fue que valía la pena estudiar más estas ideas a pesar de su alto coste, la dudosa viabilidad de algunas ideas, incluido el espejo espacial, y el riesgo de que desviaran 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 UV; o bien, para reflejar la luz sobre un planeta o desviarla de él con el fin de 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 de vuelta al 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 energía solar de la atmósfera terrestre reduciría la cantidad de energía que entra 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 sombreando ciertas secciones o reflejando la luz solar en secciones pequeñas. [13] [2] Hacer esto podría permitir climas diferenciados en áreas locales y potencialmente luz solar adicional para un mejor 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 aportarían 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 alentara a las personas a seguir utilizando combustibles fósiles que contribuyen a ese cambio. [13]
En ocasiones, los políticos han estado más dispuestos a discutir la ingeniería climática y las propuestas de espejos espaciales que los científicos a pensar en implementarlas. [14] Los políticos de las administraciones de George W. Bush y Barack Obama han discutido y propuesto financiación para las propuestas de espejos espaciales con base en los EE. UU. Sin embargo, los científicos siguen preocupados por los riesgos significativos. 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 dijo: "Estamos caminando dormidos hacia un desastre con el cambio climático. Reducir las emisiones es sin duda lo que deberíamos hacer, pero parece que está fracasando. Aunque la geoingeniería es aterradora para muchas personas, y me incluyo en esto, [su viabilidad y seguridad] son preguntas que tienen que ser respondidas". [14] El profesor de la Universidad de Oxford Steve Rayner también está preocupado por los efectos adversos de la ingeniería climática, especialmente la posibilidad de que la gente sea demasiado positiva sobre 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 critica hacer [ingeniería climática] como si fuera una curita, pero las curitas son útiles cuando uno se está curando". [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 . Consistía en tres experimentos: el Znamya 1 , el experimento 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 del proyecto Znamya. Estaba conectado al Progress M-15 no tripulado. [17] El despliegue dio como resultado una luz brillante de un ancho de 5 km y con la intensidad de una luna llena. [17] Se propuso el Znamya 3 , pero nunca se llevó a cabo 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 dividir en dos categorías diferentes: la eliminación del dióxido de carbono y la 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 CO2 de la atmósfera revertiría los cambios climáticos hasta ahora, la eliminación del carbono es un proceso más lento y más difícil en comparación con la gestión de la radiación solar. [6]
La gestión de la radiación solar tiene como objetivo mitigar directamente los efectos del calentamiento atmosférico debido a la quema de combustibles fósiles y la consiguiente liberación de gases de efecto invernadero. [6] Los espejos espaciales entran en esta categoría de geoingeniería, ya que funcionan para bloquear la radiación solar y reducir los efectos del calentamiento del Sol. [6]
El físico Hermann Oberth siguió su primera propuesta en 1923 [1] con otras publicaciones en las que tuvo en cuenta el progreso técnico alcanzado hasta ese momento: en 1929, "Vías hacia los vuelos espaciales", [2] en 1957, "Hombres en el espacio. Nuevos proyectos para cohetes y viajes espaciales" [3] y en 1978, "El espejo espacial". [4] Por razones de costes, el concepto de Hermann Oberth prevé que los componentes se produzcan a partir de minerales lunares en la Luna, ya que su menor atracción gravitatoria 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 la órbita con las naves espaciales eléctricas que 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 empresa de consultoría 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 orbitaran el ecuador de la Tierra, como uno de los anillos de Saturno, podría reducir la temperatura media del aire hasta 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 este 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 el suelo. (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 a medida que los científicos intentaban descubrir una forma factible de reflejar parcialmente la luz solar y ralentizar el calentamiento de la atmósfera de la Tierra usando 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, un investigador del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, propuso enviar un único espejo masivo en órbita en el punto de Lagrange L1, aproximadamente a un millón de millas 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 solo espejo grande para reducir costos y aumentar la viabilidad, ya que un solo espejo necesitaría tener aproximadamente 600.000 millas cuadradas para bloquear solo 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 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, la construcción y el transporte de un escudo solar planetario internacional (IPSS) en el punto Lagrange 1 en 2021, que también sería una planta fotovoltaica . También en este caso, al igual que en el caso de Hermann Oberth, se habla de la producción en la Luna, del uso de un cañón lunar electromagnético y del transporte de los componentes desde la Luna hasta el punto Lagrange 1 entre la Tierra y el Sol mediante naves espaciales eléctricas (o alternativamente con velas solares). Los autores hacen referencia a las numerosas actividades internacionales y a la posibilidad de poner en funcionamiento el escudo solar en 2060. [22]
Después del experimento del espejo espacial ruso Znamya en 1993, no ha habido ningún desarrollo activo de espejos espaciales debido a los enormes 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 capaces de crear una sombra de unos 100.000 kilómetros en el espacio incluiría factores necesarios como energía, construcción, transporte y operaciones de apoyo terrestre. [23] En general, el coste estimado de construir y enviar una flota de espejos espaciales al espacio es de unos 750.000 millones de dólares. [23] Si los espejos espaciales son capaces de alcanzar una vida útil de 50 años, el coste anual de mantenimiento se estima en unos 100.000 millones de dólares. [23] Además, si fuera necesario sustituir algún satélite individual 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 una flota de espejos más pequeños también tendrá que tener en cuenta los millones de desechos espaciales dentro de la órbita de la Tierra. La mayoría de los desechos son pequeños, 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 para salir del camino de los desechos espaciales rastreados desde el espejo espacial. Además, si se desplegara un espejo espacial muy grande, su enorme área de 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 hacia el exterior 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 a los cultivos. [24] Como resultado, la reflexión de la radiación solar podría afectar negativamente a alrededor del 65% de la población mundial. [14]