Учёный нашёл новое применение для гелиостатов: теперь они будут искать астероиды

Что делают гигантские солнечные электростанции по ночам? Огромные поля зеркал, днём жадно ловящие каждый луч света, с заходом солнца замирают в тишине, превращаясь в безмолвные памятники инженерной мысли. Кажется, их работа окончена до рассвета. Но, оказывается, у одного учёного появился довольно остроумный ответ на этот вопрос.

Джон Сандаски из Сандийских национальных лабораторий предложил дать этим технологическим гигантам «ночную смену» — искать астероиды. Идея проста и элегантна: если у вас есть тысячи огромных, высокоточных зеркал, почему бы не заставить их работать на защиту планеты, когда их основная работа на паузе?

Зачем вообще искать иголку в стоге сена?

Планетарная защита — это не сюжет для голливудского блокбастера, а вполне серьёзная задача, стоящая перед человечеством. Угроза столкновения с астероидом, пусть и маловероятная в любой конкретный день, имеет слишком высокие ставки, чтобы её игнорировать.

Традиционный метод поиска этих «космических странников» — дело кропотливое и дорогое. Огромные телескопы обсерваторий часами вглядываются в ночное небо, делая снимки звёздных полей. Затем мощные компьютеры анализируют эти изображения в поисках едва заметных световых полос — следов астероидов, движущихся на фоне неподвижных звёзд. Это точный, но медленный процесс. А строительство каждой новой обсерватории — это проект стоимостью в сотни миллионов долларов.

И вот тут-то на сцену выходит идея Сандаски, которая предлагает взглянуть на проблему под совершенно другим углом.

Ночная смена для солнечных зеркал

Сердце солнечной электростанции башенного типа — это гелиостатное поле. Представьте себе сотни или даже тысячи огромных зеркал (гелиостатов), которые в течение дня синхронно поворачиваются, следуя за Солнцем, и концентрируют его свет в одной точке на вершине высокой башни. Там энергия света нагревает теплоноситель, который в итоге вращает турбину и вырабатывает электричество.

А что если ночью развернуть этот процесс? Вместо того чтобы собирать мощные потоки солнечного света, можно ли использовать эти же зеркала, чтобы уловить невероятно слабый свет, отражённый от крошечного астероида?

«Солнечные башни собирают миллион ватт солнечного света, — объясняет Сандаски. — Ночью же мы хотим уловить фемтоватт». Фемтоватт — это одна миллионная от миллиардной доли ватта. Это настолько крошечная величина, что её сложно даже вообразить, но именно столько света может дойти до нас от небольшого камня в космосе.

В чём же хитрость? Сандаски предлагает не пытаться «сфотографировать» астероид. Его метод основан на измерении скорости. Используя существующее программное обеспечение, гелиостат заставляют совершать медленные колебательные движения, сканируя небольшой участок неба. Когда в поле зрения зеркала попадает звезда, детектор на башне фиксирует ровный сигнал. Но если мимо звезды пролетает астероид, он на мгновение перекрывает её свет, создавая характерный «провал» в сигнале. Анализируя эти провалы и зная скорость сканирования зеркала, можно с высокой точностью определить угловую скорость объекта. Фактически, гелиостат ловит не само изображение астероида, а его тень, промелькнувшую на фоне далёкой звезды.

От мегаватт к фемтоваттам: ночная вахта в пустыне

Чтобы проверить свою теорию, Сандаски провёл несколько летних ночей на Национальном испытательном полигоне в США. Он не использовал никакого нового оборудования — только один из 212 гелиостатов и стандартные оптические приборы, установленные на 60-метровой башне.

«Приходится много ждать», — делится впечатлениями учёный. Ночи напролёт он собирал данные, доказывая главный принцип: система работает. «Мы не ставили себе цели найти астероиды, — уточняет он. — Мы продемонстрировали, что гелиостат может совершать колебательные движения и что он способен видеть звёзды». Это был успешный первый шаг, доказательство самой концепции.

Когда одна идея тянет за собой другую

Главное преимущество этого метода — экономия. Вместо строительства новых обсерваторий можно дооснастить уже существующие солнечные электростанции по всему миру. Но потенциал технологии на этом не заканчивается.

Как отмечает Сандаски, такой метод может пригодиться и Космическим силам США. Отслеживание спутников и другого космического мусора, особенно на далёких орбитах вблизи Луны, — задача не из лёгких. Гелиостаты могли бы стать дешёвым и эффективным инструментом и для этой цели.

Так что же дальше? Сейчас проект находится на самой ранней стадии. Сандаски представил свои выводы научному сообществу, чтобы получить обратную связь и критические замечания. Следующим шагом может стать попытка обнаружить известный объект, например, одну из планет Солнечной системы, чтобы понять пределы чувствительности метода.

Конечная цель — масштабировать технологию, объединив в единую сеть не один, а сотни гелиостатов. Такая система сможет сканировать небо гораздо быстрее и обнаруживать ещё более мелкие и тусклые объекты, давая нам больше времени на подготовку, если один из них вдруг решит нанести нам визит. Это прекрасный пример того, как творческий подход и нестандартный взгляд на привычные вещи могут предложить изящное решение для одной из самых серьёзных задач, стоящих перед цивилизацией. Иногда, чтобы защититься от ночной угрозы, нужно просто включить свет — или, в данном случае, правильно направить зеркала.