Учен откри ново приложение на хелиостатите: сега те ще търсят астероиди

Какво правят гигантските слънчеви електроцентрали през нощта? Огромните огледални полета, които жадно улавят всеки лъч светлина през деня, се превръщат в безмълвни паметници на техниката, когато слънцето залезе. Изглежда, че работата им е приключила преди настъпването на зората. Но както се оказва, един учен има доста остроумен отговор на този въпрос.

Джон Сандъски от Националните лаборатории Сандия предлага на тези технологични гиганти да се даде „нощна смяна“ – да търсят астероиди. Идеята е проста и елегантна: ако разполагате с хиляди огромни, изключително точни огледала, защо да не ги впрегнете в защита на планетата, когато основната им работа е на пауза?

Защо изобщо да търсим игла в купа сено?

Планетарната защита не е сюжет за холивудски блокбастър, а много сериозно предизвикателство пред човечеството. Заплахата от сблъсък с астероид, колкото и малко вероятна да е тя в конкретния ден, носи твърде високи залози, за да бъде пренебрегната.

Традиционният метод за търсене на тези „космически пътници“ е мъчителен и скъп. Огромните телескопи на обсерваториите прекарват часове, взирайки се в нощното небе и заснемайки звездни полета. След това мощни компютри анализират тези изображения, за да търсят фини ивици светлина – следи от астероиди, движещи се на фона на неподвижните звезди. Това е точен, но бавен процес. А изграждането на всяка нова подобна обсерватория е проект, струващ стотици милиони долари.

И точно тук на сцената излиза идеята на Сандъски, която предлага да погледнем на проблема от съвсем различен ъгъл.

Нощна смяна за слънчевите огледала

Сърцето на една слънчева електроцентрала от кулов тип е хелиостатното поле. Представете си стотици или дори хиляди огромни огледала (хелиостати), които се въртят синхронно през деня, следвайки Слънцето и концентрирайки светлината му в една точка на върха на висока кула. Там енергията от светлината нагрява топлоносител, който в крайна сметка завърта турбина и генерира електроенергия.

Ами ако обърнем този процес през нощта? Вместо да събират мощни потоци слънчева светлина, дали не може същите тези огледала да се използват за улавяне на невероятно слабата светлина, отразена от малък астероид?

„Слънчевите кули събират милион вата слънчева светлина“, обяснява Сандъски. – През нощта обаче искаме да уловим фемтоват.“ Фемтоватът е една милионна част от милиардната част от милиардната част от вата. Толкова е малко, че е трудно да си го представим, но точно толкова светлина може да достигне до нас от една малка скала в космоса“.

И така, какъв е трикът? Сандъски предлага да не се опитваме да „фотографираме“ астероида. Неговият метод разчита на измерване на скоростта. Използвайки вече съществуващ софтуер, хелиостатът трябва да извършва бавни осцилиращи движения, сканирайки малка област от небето. Когато някоя звезда попадне в зрителното поле на огледалото, детекторът на кулата улавя стабилен сигнал. Но ако покрай звездата премине астероид, той блокира светлината ѝ за момент, създавайки характерен „спад“ в сигнала. Анализирайки тези пропадания и знаейки скоростта на сканиране на огледалото, ъгловата скорост на обекта може да се определи с висока точност. Всъщност хелиостатът улавя не образа на самия астероид, а сянката му, пробляснала на фона на далечна звезда.

От мегавати до фемтовати: нощно наблюдение в пустинята

За да провери теорията си, Сандъски прекарва няколко летни нощи на Националния полигон в САЩ. Той не използва ново оборудване – само един от 212-те хелиостата и стандартни оптични инструменти, монтирани на 60-метровата кула.

„Трябва да се чака много“, споделя ученият. Той прекарва нощи наред в събиране на данни, доказвайки основния принцип: системата работи. „Не сме си поставяли за цел да откриваме астероиди“, уточнява той. – Демонстрирахме, че хелиостатът може да извършва осцилиращи движения и че може да вижда звездите. Това беше една успешна първа стъпка, доказателство на концепцията“.

Когато една идея повлича друга

Основното предимство на този метод е икономията. Вместо да се строят нови обсерватории, могат да се модернизират съществуващите слънчеви електроцентрали по света. Но потенциалът на технологията не свършва дотук.

Както отбелязва Сандъски, космическите сили на САЩ също биха могли да се възползват от този метод. Проследяването на сателити и други космически отпадъци, особено на далечни орбити в близост до Луната, не е лесна задача. Хелиостатите биха могли да бъдат евтин и ефективен инструмент и за тази цел.

И така, какво следва? В момента проектът е в най-ранна фаза. Сандъски е представил откритията си на научната общност, за да получи обратна връзка и градивна критика. Следващата стъпка може да бъде да се опита да открие известен обект, като например някоя от планетите в Слънчевата система, за да се разберат границите на чувствителността на метода.

Крайната цел е технологията да се разшири, като се свържат в мрежа не само един, а стотици хелиостати. Подобна система ще може да сканира небето много по-бързо и да открива дори по-малки и по-слаби обекти, което ще ни даде повече време да се подготвим, ако някой от тях внезапно реши да ни посети. Това е чудесен пример за това как творчеството и нестандартният поглед могат да предложат елегантно решение на едно от най-сериозните предизвикателства пред цивилизацията. Понякога, за да се предпазите от нощната заплаха, просто трябва да включите светлините – или в този случай да насочите огледалата си в правилната посока.