Стартап хоче запустити 4000 дзеркал у космос для освітлення Землі

Американський стартап Reflect Orbital представив амбітний план запустити 4000 космічних дзеркал до 2030 року. За задумом компанії, ці дзеркала мають відбивати сонячне світло на сонячні електростанції вночі, забезпечувати вирощування сільськогосподарських культур після заходу сонця і навіть замінити міське вуличне освітлення. Компанія вже залучила 20 мільйонів доларів венчурного фінансування та отримала грант у розмірі 1,2 мільйона доларів від програми SBIR.

План передбачає розгортання легких дзеркал із майлару діаметром близько 54 метрів на сонячно-синхронній орбіті на висоті приблизно 600 кілометрів над Землею. Ці дзеркала мають відбивати сонячне світло на цільові ділянки на поверхні планети. На папері це звучить як суміш мрії лиходія з фільмів про Джеймса Бонда та маркетингу Кремнієвої долини, але детальний аналіз фізики та економіки проєкту викриває серйозні проблеми.

На висоті 600 кілометрів кожне дзеркало освітлюватиме пляму діаметром приблизно 6 кілометрів, що становить площу близько 28 квадратних кілометрів. Інтенсивність відбитого світла від 54-метрового дзеркала становитиме лише 0,04 вата на квадратний метр. Це приблизно в 30 000 разів тьмяніше за денне сонячне світло і лише вдвічі яскравіше за повний місяць. Одне дзеркало не забезпечить навіть достатнього освітлення для читання.

Щоб досягти будь-якого корисного ефекту для сонячної електростанції, компанії довелося б сконцентрувати тисячі дзеркал на одній точці. За оцінками, 5000 дзеркал дадуть близько 200 ватів на квадратний метр, або приблизно 15−20 відсотків від звичайної інтенсивності денного світла. Це ледве достатньо, щоб фотоелектричні панелі працювали з невеликою часткою своєї ефективності. Але для підтримки такого освітлення безперервно знадобиться понад 1000 передач керування на годину, оскільки кожне дзеркало проходитиме повз цільову ділянку лише кілька хвилин. Координаційні виклики самі по собі перевершать складність управління повітряним рухом.

З точки зору фізики ідея межує з самопародією. Потік сонячної енергії на орбіті Землі становить близько 1360 ватів на квадратний метр, але розподіл цієї енергії на ділянку площею 28 квадратних кілометрів від 54-метрового відбивача призводить до слабкого мерехтіння, а не до сонячного променя. Щоб досягти повної інтенсивності сонячного світла на землі, компанії знадобилися б дзеркала діаметром 9 кілометрів, що є структурним та економічним абсурдом. Тонкі плівки, доступні сьогодні, можуть витримати максимум 150−200 метрів у практичному розгортанні, що на порядки менше, ніж вимагає фізика.

Навіть ігноруючи фізику, економіка проєкту руйнується під власною вагою. Для сонячної електростанції потужністю 1 гігават акумуляторне зберігання енергії перевершує дзеркала економічно приблизно за 0,05 долара за кіловат-годину проти понад 0,10 долара за кіловат-годину для дзеркального освітлення. І це без урахування витрат на запуск, деградації дзеркал та орбітального обслуговування. Для підтримки 4000 активних супутників компанія Reflect Orbital зіткнеться з безперервними циклами заміни та зростаючими ризиками космічного сміття. Ідея, що це може конкурувати з наземними рішеннями, такими як акумулятори або міжмережеві з'єднання, є принаймні примарною надією.

Потім виникає екологічна іронія. Компанія позиціонує свій проєкт як екологічне рішення, але ненавмисні наслідки можуть бути глибокими. Один із коментаторів попереджає, що це знищить нічне небо, а кожен вид тварин із циркадними ритмами постраждає. Інший влучно зазначає абсурдність спроби боротьби з глобальним потеплінням шляхом збільшення кількості сонячного світла, що потрапляє на поверхню Землі.

Цей парадокс заслуговує на увагу. Якщо прийняти загальноприйняту кліматичну теорію про те, що лише 0,1 відсотка зміни радіаційного балансу Землі спричиняє вимірне потепління, то додавання сотень квадратних кілометрів відбитого сонячного світла на нічний бік планети є екологічним експериментом сумнівної мудрості. Нічне небо ніколи більше не буде по-справжньому темним, а проєкт може запровадити нову форму світлового забруднення планетарного масштабу, з чим астрономи вже борються через супутникові сузір'я на кшталт Starlink.

З системної точки зору Reflect Orbital страждає від того, що можна назвати синдромом космосу Кремнієвої долини: переконання, що будь-яке фізичне обмеження можна подолати за допомогою розумного брендингу та достатнього венчурного капіталу. Мета стартапу розширитися з 4000 дзеркал до 250 000 одиниць у довгостроковій перспективі настільки відірвана від економічної реальності, що читається радше як фантазія презентаційної колоди, ніж технічна дорожня карта. Дзеркала можуть важити лише 16 кілограмів кожне, але запуск чверті мільйона з них, навіть за вигідною ціною 2000 доларів за кілограм, означає сотні мільярдів витрат на розгортання. Проте засновники стверджують, що можуть вирішити проблему нічного виробництва сонячної енергії за 20 мільйонів доларів.

Ширша проблема тут полягає не просто в неправдоподібності проєкту, а в повторюваній моделі довірливості інвесторів. Концепції космічного відбиття сонячної енергії циркулюють десятиліттями, від радянських експериментів до пропозиції Китаю 2018 року освітлити Ченду з яскравістю в вісім разів більшою за повний місяць. Щоразу вони генерують заголовки, залучають фінансування і тихо зникають, коли математика наздоганяє. Проте наполегливість таких схем підкреслює, як мало належної перевірки виконують деякі інвестори, коли до прес-релізу додається термін кліматичні технології.

Зрештою, Reflect Orbital є ідеальним прикладом того, як технологічний ентузіазм може випередити термодинамічну реальність. Фізика компанії не підтверджується, її економіка не сходиться, а її екологічна логіка суперечить заявленим цілям. Якщо проєкт буде реалізований, він, ймовірно, більше сприятиме орбітальному захаращенню та світловому забрудненню, ніж світовому енергопостачанню. Але як інвестиційна історія він сяє яскраво, принаймні доки інвестори не зрозуміють, що запропоноване освітлення приблизно настільки ж корисне, як місячне світло для вирощування врожаю.

План Reflect Orbital освітлити нічне небо може досягти успіху, але не в той спосіб, як задумано. Він висвітлить зростаючу прірву між технологічною уявою та фізичною можливістю, а також ще ширшу прірву між мріями венчурного капіталу та економічним здоровим глуздом.