Един интересен въпрос: могат ли извънземните слънчеви панели да издадат присъствието на извънземните?

Ако съществуват извънземни технологични цивилизации, те почти сигурно използват слънчевата енергия. Заедно с вятъра тя е най-чистата и достъпна форма на енергия, поне тук, на Земята. Благодарение на технологичния напредък и масовото производство потреблението на слънчева енергия на Земята бързо нараства.

Има много голяма вероятност представителите на Извънземният разум (ETI), който използва широко разпространената слънчева енергия на своята планета, по този начин може би неволно да ни съобщят за своето присъствие.

Ако съществуват ETI, те може би са технологично по-напред от нас. Възможно е на повърхността на техните планети широко да се използват силициеви слънчеви панели. Възможно ли е масовото им използване да е забележим технологичен признак?

Авторите на нова научна статия изследват именно този въпрос. Работата се нарича „Detectability of Solar Panels as Technosignatures“ и е публикувана в The Astrophysical Journal. Водещ автор е Рави Копарапу от Центъра за космически полети „Годард“ на НАСА.

В статията си авторите оценяват възможността за откриване на слънчеви панели на силициева основа на планета в обитаемата зона, подобна на Земята.

„Фотоволтаичните клетки на силициева основа силно отразяват светлината в областта на ултравиолетовите и инфрачервените лъчи – диапазон от дължини на вълните, подходящ за водеща космическа програма, каквато е мисията на Обсерваторията за обитаеми светове (HWO)“,

пишат авторите.

HWO ще търси и изследва подобни на Земята светове в обитаемите зони. Няма график за тази мисия, но Десетилетието на 2020 г. препоръчва изграждането на такъв телескоп. Това проучване разглежда възможността за реализиране на тази или подобна мисия в близкото бъдеще.

Естествено, авторите правят редица предположения за хипотетични съоръжения на ETI (Extra Terrestrial Intelligence), използващи слънчева енергия. Те предполагат, че ETI ще използват широкомащабни фотоволтаични (PV) системи на базата на силиций и че тяхната планета обикаля около звезда, подобна на Слънцето. Силициевите фотоволтаици са икономически най-изгодни за производство и са подходящи за използване на енергията на слънцеподобна звезда.

Копарапу и неговите съавтори не са първите, които предполагат, че силициевите фотоволтаични клетки биха могли да представляват техносигнатура. В статия от 2017 г. Ави Льоб и Манасви Лингам от Центъра за астрофизика „Харвард-Смитсониън“ пишат, че силициевите фотоволтаици създават изкуствена разлика в спектрите си. Тя наподобява така наречения „червен край“ (среща се и като „червен ръб“), който може да се открие в земната растителност, когато се наблюдава от космоса, но е изместен към по-късите дължини на вълните.

„Бъдещите наблюдения на отразената светлина от екзопланетите ще могат фотометрично да откриват както естествения, така и изкуствения край, ако значителна част от повърхността на планетата е покрита съответно с растителност или фотоволтаични масиви“,

пишат Лингъм и Льоб.

„Под край или ръб се разбира значително увеличение на отражателната способност на въпросния материал, когато се заснема спектърът на отразената светлина на планетата„, обясняват авторите на новото изследване. Сателитите проследяват червения ръб на Земята, за да наблюдават земеделските култури, като същото би могло да се приложи и за наблюдение на фотоволтаиците на другите планети.

Докато Лингам и Льоб просто предполагат тази възможност, Копарапу и неговите съавтори се задълбочават. Те отбелязват, че бихме могли да произвеждаме достатъчно енергия за всичките си нужди ( считано от 2022 г.), ако само 2,4% от повърхността на Земята бъде покрита с фотоволтаични панели на силициева основа. Цифрата 2,4% ще бъде вярна само ако мястото, избрано за панелите, е оптимално. За Земята това означава пустинята Сахара, а нещо подобно би могло да се случи и на някой чужд свят.

Авторите обясняват: „Този регион е близо до екватора, където би имало относително повече слънчева енергия през цялата година, и е с минимална облачност“.

Авторите оперират и с цифрата 23% от площта на сушата. Тази цифра отразява предишни проучвания, които показват, че при прогнозирано максимално население от 10 милиарда души, 23% покритие на земната повърхност би осигурило висок стандарт на живот за всички. Те използват тази цифра и като горна граница, тъй като надхвърлянето ѝ изглежда малко вероятно и би могло да доведе до негативни последици. На Земята целият африкански континент заема около 23% от земната повърхност.

Изчисленията на авторите показват, че 8-метровият телескоп като HWO не би могъл да види подобна на Земята екзопланета с 2,4% от повърхността ѝ, покрита с фотоволтаични клетки.

Ако ETI покрият 23% от повърхността на своята планета с фотоволтаични клетки, които улавят енергия, щяхме ли да можем да я открием? Ще бъде трудно да се отдели светлината на планетата от тази на звездата и ще са необходими стотици часове наблюдения, за да се постигне приемливо съотношение сигнал/шум (S/N).

„Тъй като избрахме диапазона от 0,34-0,52 мк, за да изчислим ефекта на силициевите панели върху спектрите на отражение, разликата между планета със силиций и без силиций не би била забележима, дори при 23% покритие на сушата“,

обясняват авторите.

Технологичният прогрес добавя още един проблем към тези цифри. С напредването на фотоволтаичните технологии тези системи ще заемат все по-малка част от повърхността на планетата, за да генерират същото количество енергия, което ще направи откриването им още по-трудно.

Слънчевата енергия стремително се разпространява на Земята. Всяка година все повече индивидуални домове, предприятия и институции инсталират слънчеви панели. Това може и да не са техногенни индикации, но не само индивидуалните инсталации се увеличават.

Китай построи огромна слънчева електроцентрала, наречена фотоволтаичен проект Гонгхе, в своята слабо населена провинция Цинхай. Тя генерира 3 182 MW. Индия има соларен парк „Бхадла“ (2245 MW) в пустинята Тар. Саудитска Арабия е изградила няколко нови слънчеви електроцентрали и възнамерява да построи още. Редовно се обявяват и други новаторски соларни проекти.

Но дали някога ще успеем да покрием 2,4% от нашата планета със слънчеви панели? И трябва ли да го правим? Въпросите са много.

Производството на слънчева енергия в горещата пустиня Сахара е предизвикателство. Силната горещина намалява ефективността. Друго предизвикателство е изграждането на инфраструктурата, необходима за доставка на енергията до населените места. Трябва да се има предвид също така, че фотоволтаичните клетки на силициева основа може да не са крайната точка на развитието на соларните клетки. Фотоволтаичните клетки на основата на перовскит имат голям шанс да надминат силиция. Те са по-ефективни от силициевите и изследователите често чупят енергийни рекорди с тях (в лабораториите). Могат ли перовскитните фотоволтаици да създадат същия „ръб“ в спектъра на планетата?

Авторите не разглеждат конкретни технологични постижения като перовскита, тъй като това е извън обхвата на тяхната статия.

Крайният извод е, че е малко вероятно слънчевите клетки на силициева основа на повърхността на планетата да създадат лесно откриваема техносигнатура.

„Ако приемем, че 8-метровият телескоп от типа HWO е фокусиран върху ръба на отражението в ултравиолетовата и виолетовата област и като се има предвид различното покритие на повърхността на слънчевите панели на подобна на Земята екзопланета, съответстващо на настоящите и прогнозираните енергийни нужди, ние изчислихме, че са необходими няколкостотин часа наблюдения, за да се постигне SNR от ~5 при високо покритие на повърхността от ~23%“,

пишат авторите.

Авторите се питат също какво означава това за скалата на Кардашиян и за неща като сферата на Дайсън. В тази парадигма се изисква все повече и повече енергия и в крайна сметка се изгражда мегаинженерен проект, който събира цялата налична енергия от звездата. Сферата на Дайсън ще създава мощна техносигнатура и астрономите вече я търсят.

Но ако цифрите в това изследване са верни, може би никога няма да видим подобна сфера, защото няма да има нужда от нея.

„Установихме, че дори при значителен ръст на населението енергийните нужди на човешката цивилизация ще бъдат няколко порядъка под енергийния праг за цивилизацията от тип I на Кардашиян или за сферата/роя на Дайсън, използваща енергията на звездата“, заключават авторите. – Тази насока на изследване ни позволява да преразгледаме полезността на подобни концепции и потенциално да решим един от най-важните аспекти на парадокса на Ферми: все още не сме открили мащабни инженерни разработки, може би защото напредналите технологии може изобщо да не се нуждаят от тях“.