Содержание
Ученый из Национальных лабораторий Сандия продемонстрировал, как гелиостаты — крупные зеркала, используемые для сбора и концентрации солнечной энергии днем, — можно применять ночью для поиска астероидов, космических аппаратов и других околоземных объектов (ОЗО).
Исследователь считает, что этот метод также может помочь NASA отслеживать спутники и другие объекты в цисленарной орбите (области между Землей и Луной), что остается сложной задачей для современных систем слежения.
Чувствительность гелиостатов может помочь в обнаружении ОЗО
Доктор Джон Сандаски, работающий в лаборатории почти 20 лет, изначально скептически относился к идее использования гелиостатов Национального центра испытаний солнечной энергии для детальной съемки, поскольку они не обладают достаточным оптическим качеством. Однако, учитывая их способность собирать большое количество света, а также его опыт в области лазерной коммуникации, он задумался о других возможностях применения.
После анализа он предположил, что гелиостаты могут улавливать изменения частоты света, когда небольшие объекты, такие как астероиды, проходят перед звездами.
«Даже минимальные изменения частоты — порядка одной миллионной герца — можно измерить с помощью современных стандартов частоты, синхронизированных с GPS», — пояснил Сандаски.
Для проверки своей теории он предложил методику «сканирования» гелиостатом с фиксированной скоростью относительно звезд. Любой движущийся объект, по его расчетам, должен проявляться на соседней частоте, что позволит его обнаружить. В отличие от дорогостоящих методов, основанных на поиске световых следов на снимках звездного неба или строительстве новых обсерваторий, этот подход может стать более доступной альтернативой для планетарной защиты.
«Гелиостаты ночью простаивают, — отметил ученый. — Эта технология позволяет дать им новую функцию с минимальными затратами».
Спустя почти 20 лет после возникновения идеи Сандаски получил финансирование на первые ночные эксперименты.
Ночные эксперименты и долгое ожидание
Летними ночами ученый проводил испытания на солнечной башне высотой 200 футов, используя стандартные оптические инструменты для регистрации слабого света, который гелиостат фокусировал на башне. В течение ночи он менял направление зеркала, заставляя его «сканировать» небо примерно раз в минуту.
«Днем солнечные башни собирают миллион ватт света, а ночью мы пытаемся уловить фемтоватт — миллионную миллиардной доли ватта, рассеянного астероидами», — объяснил исследователь.
Хотя процесс был медленным и требовал терпения, данные подтвердили работоспособность концепции.
Гелиостаты могут предупредить об угрозе столкновения с астероидом
Эксперименты показали, что гелиостаты способны улавливать свет звезд, а значит, могут использоваться и для обнаружения астероидов. Сандаски назвал свою технологию «ранней стадией разработки», но подчеркнул, что даже в развитом виде она будет значительно дешевле существующих методов.
«Если мы заранее узнаем о приближении астероида и месте его падения, у нас будет больше шансов подготовиться и снизить ущерб», — отметил ученый.
Кроме того, метод может помочь в отслеживании объектов в цисленарной орбите, что актуально для Космических сил США.
Ожидание отзывов и поиск новых возможностей
После выступления на конференции Международного общества оптики и фотоники (SPIE) и публикации статьи Сандаски надеется получить обратную связь от коллег. Это поможет усовершенствовать технологию и определить ее границы.
«Мы ищем возможности масштабировать систему с одного гелиостата до множества, чтобы повысить эффективность поиска ОЗО, — сказал он. — Также хотим проверить, можно ли обнаруживать еще более мелкие астероиды».
Еще одним направлением может стать поиск экзопланет, что позволит расширить сферу применения технологии.
Исследование опубликовано в SPIE Proceedings.