|
Могут ли инопланетные электростанции быть техносигналами
|
|
|
|
Если инопланетные технологические цивилизации существуют, они почти наверняка используют солнечную энергию. Наряду с ветром, это самый чистый и доступный вид энергии, по крайней мере, здесь, на Земле. Благодаря технологическому прогрессу и массовому производству солнечная энергетика на Земле быстро развивается. Представляется вероятным, что инопланетяне, широко использующие солнечную энергию на своей планете, могли бы сообщить нам о своем присутствии. Если бы существовали другие инопланетяне, они могли бы легко опередить нас в технологическом плане. Кремниевые солнечные панели могли бы широко использоваться на поверхности их планет. Может ли их массовое внедрение стать заметным технологическим признаком? Авторы новой статьи, размещенной на сервере препринтов arXiv, исследуют этот вопрос. Статья называется "Обнаруживаемость солнечных панелей как техносигнатура", и ее планируется опубликовать в Astrophysical Journal. Ведущим автором является Рави Коппарапу из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА.
|
|
|
|
В своей статье авторы оценивают возможность обнаружения солнечных панелей на основе кремния на планете, похожей на Землю, в обитаемой зоне. "Фотоэлектрические элементы на основе кремния обладают высокой отражательной способностью в ультрафиолетовом и ближнем инфракрасном диапазонах, что соответствует концепции флагманской космической миссии, такой как обсерватория обитаемых миров (HWO)", - пишут авторы. Телескоп HWO будет осуществлять поиск и съемку планет, похожих на Землю, в обитаемых зонах. Сроки проведения миссии не определены, но в рамках Десятилетнего обзора 2020 года было рекомендовано построить телескоп. Это исследование рассчитано на проведение миссии или аналогичной миссии в будущем. Естественно, авторы делают ряд предположений о гипотетическом ETI, использующем солнечную энергию. Они предполагают, что ETI использует крупномасштабную фотоэлектрическую систему (PVS) на основе кремния и что их планета вращается вокруг звезды, подобной солнцу. Производство кремниевых пленок PVS является экономически выгодным, и они хорошо подходят для использования энергии звезд, подобных солнцу.
|
|
|
Коппарапу и его соавторы не первые, кто предположил, что кремниевые пленки могут представлять собой техносигнатуру. В статье, опубликованной в 2017 году, Ави Леб и Манасви Лингам из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики написали, что фотоэлементы на основе кремния создают искусственное преимущество в их спектрах. Этот край похож на "красный край", обнаруживаемый в растительности Земли при наблюдении из космоса, но смещенный в сторону более коротких длин волн. "Будущие наблюдения за отраженным светом от экзопланет позволят фотометрически определять как естественные, так и искусственные границы, если значительная часть поверхности планеты покрыта растительностью или фотоэлектрическими решетками, соответственно", - пишут Лингам и Леб. ""Край" относится к заметному увеличению коэффициента отражения рассматриваемого материала, когда берется спектр отраженного света от планеты", - объясняют авторы нового исследования. Спутники отслеживают красную границу на Земле для наблюдения за сельскохозяйственными культурами, и то же самое может быть применимо для обнаружения ПВС в других мирах.
|
|
|
|
В то время как Лингам и Леб предположили такую возможность, Коппарапу и его соавторы копнули глубже. Они отмечают, что мы могли бы вырабатывать достаточно энергии для наших нужд (по состоянию на 2022 год), если бы только 2,4% поверхности Земли было покрыто пленками на основе кремния. Цифра в 2,4% является точной только в том случае, если выбранное местоположение оптимизировано. Для Земли это означает пустыню Сахара, и что-то подобное может быть верно и для другого мира. Авторы объясняют: "Этот регион расположен близко к экватору, где в течение всего года было бы доступно сравнительно большее количество солнечной энергии, и имеет минимальное облачное покрытие". Авторы также рассчитывают, что площадь суши составит 23%. Это число отражает результаты предыдущих исследований, которые показали, что при прогнозируемом максимальном населении в 10 миллиардов человек 23% площади суши обеспечат высокий уровень жизни для всех. Они также используют это как верхний предел, потому что все, что выходит за его пределы, кажется маловероятным и может иметь негативные последствия. На Земле площадь всего африканского континента составляет около 23% поверхности.
|
|
|
|
Расчеты авторов показывают, что 8-метровый телескоп, подобный HWO, не смог бы обнаружить экзопланету земного типа, 2,4% поверхности которой покрыто PVS. Если бы ETI покрыл 23% своей поверхности поглощающими энергию PV, можно ли было бы это обнаружить? Было бы трудно отличить свет планеты от света звезды, и потребовались бы сотни часов наблюдений, чтобы достичь приемлемого соотношения сигнал/шум (S/N). "Поскольку мы выбрали диапазон 0,34 мкм–0,52 мкм для расчета влияния кремниевых панелей на спектры отражения, разница между планетами с кремнием и без него незначительна, даже при 23% площади суши", - объясняют авторы. Технический прогресс еще больше усложняет эти цифры. По мере развития фотоэлектрических технологий ETI будет покрывать все меньшую площадь поверхности планеты, чтобы генерировать такое же количество энергии, что еще больше затруднит обнаружение. Солнечная энергетика на Земле быстро развивается. С каждым годом все больше частных домов, предприятий и учреждений внедряют солнечные батареи. Возможно, это и не является отличительной чертой технологий, но количество индивидуальных установок растет не только в этом направлении.
|
|
|
|
Китай построил огромную солнечную электростанцию под названием Gonghe Photovoltaic Project в своей малонаселенной провинции Цинхай. Ее мощность составляет 3182 МВт. В Индии есть солнечный парк Бхадла (2245 МВт) в пустыне Тар. Саудовская Аравия построила несколько новых солнечных электростанций и намерена построить еще. Регулярно анонсируются другие инновационные проекты в области солнечной энергетики. Но реально ли когда-нибудь покрыть солнечными батареями 2,4% территории нашей планеты? Понадобится ли это? Возникает много вопросов. Генерировать солнечную энергию в жарких условиях пустыни Сахара непросто. Экстремальная жара снижает эффективность. Создание инфраструктуры, необходимой для доставки энергии в населенные пункты, также является сложной задачей. Тогда учтите, что PV на основе кремния, возможно, не является конечной точкой в разработке солнечных панелей. Пленки на основе перовскита имеют большие перспективы превзойти кремниевые. Они более эффективны, чем кремниевые, и исследователи часто бьют с их помощью энергетические рекорды (в лабораториях). Будут ли пленки на основе перовскита создавать такое же "преимущество" в спектрах планет?
|
|
|
|
Авторы не рассматривали конкретные технологические достижения, такие как перовскит, поскольку это выходит за рамки их статьи. Суть в том, что солнечные батареи на основе кремния на поверхности планеты вряд ли смогут создать легко обнаруживаемый техносигнатур. "Предполагая, что 8-метровый телескоп, подобный телескопу HWO, фокусируется на границе отражения в ультрафиолетовом диапазоне, и учитывая различное покрытие солнечными панелями экзопланеты земного типа, которое соответствует текущим и прогнозируемым потребностям в энергии, мы оцениваем, что потребуется несколько сотен часов наблюдений, чтобы достичь оптимального уровня. SNR ~5 при высоком охвате территории ~23%", - пишут авторы. Авторы также задаются вопросом, что это означает для шкалы Кардашева и таких объектов, как сферы Дайсона. В этой парадигме этики требуется все больше и больше энергии, и в конечном итоге они создают мегаинженерный проект, который использует всю энергию, доступную от их звезды. Сфера Дайсона создала бы мощный технический след, и астрономы уже ищут их.
|
|
|
|
Но если цифры в этом исследовании верны, мы можем никогда их не увидеть, потому что они не нужны. "Мы обнаружили, что даже при значительном росте населения потребности человеческой цивилизации в энергии будут на несколько порядков ниже энергетического порога для цивилизации типа I Кардашева или сферы Дайсона/роя, которые используют энергию звезды", - заключают они. "Это направление исследований пересматривает полезность таких концепций и потенциально затрагивает один из важнейших аспектов парадокса Ферми: мы пока не обнаружили каких-либо крупномасштабных инженерных разработок, возможно, потому, что передовые технологии могут в них не нуждаться".
|
|
|
|
Источник
|
