Авторы недавнего исследования утверждают, что крупные солнечные электростанции, потенциально, могут быть заметны из космоса на больших расстояниях. Для этого потребуется наличие весьма специфических характеристик энергетической системы.
Американские ученые рассчитали, как просто обнаружить с помощью телескопов крупномасштабное использование солнечной энергии на планете, схожей с Землей, вращающейся вокруг звезды, подобной Солнцу. Результаты исследований были одобрены для публикации в The Astrophysical Journal, а с ее текстом можно ознакомиться на сервере препринтов Корнеллского университета.
По мнению астрономов, кремниевые фотоэлементы обладают наиболее привлекательными характеристиками для использования в солнечной энергетике на большинстве планет, пригодных для жизни. Это объясняется тем, что кремний является распространенным элементом, производство фотоэлементов из него не требует больших затрат энергии и позволяет создавать относительно недорогие устройства. Арсенид галлия демонстрирует более высокую эффективность, однако галлий является редким ресурсом. Перовскиты же характеризуются ограниченным сроком службы.
Кремниевые фотоэлементы обладают повышенной отражающей способностью в определенных диапазонах, таких как часть ультрафиолетового и инфракрасного спектра. Будущие телескопы, в частности проект космического телескопа «Обсерватория обитаемых миров», рассчитаны на работу именно в этих диапазонах. Это поднимает вопрос о возможности выявления изменений в отражении ультрафиолетового и инфракрасного излучения планет, оборудованных крупными солнечными электростанциями, при помощи таких телескопов?
Для получения количественной оценки авторы исследования обратились к данному вопросу. По их расчетам, современной цивилизации удалось бы удовлетворить свои потребности в электроэнергии, используя кремниевые солнечные батареи для покрытия 2,4% площади суши. Учитывая столь незначительное покрытие, обнаружить планету, оснащенную солнечными электростанциями, из космоса современными средствами представляется крайне сложной задачей.
При оптимальном расположении планеты по отношению к нашим космическим телескопам и при анализе данных в диапазоне длин волн от 0,34 до 0,52 микрометра, приемлемое соотношение сигнала к шуму, позволяющее выявить характерные признаки планеты, возможно только при условии, что фотоэлементами будет покрыто 23% ее суши. Этот расчет выполнен для планеты, сопоставимой с Землей по размеру и распределению суши. Даже в этом случае для уверенного обнаружения потребуется несколько сотен часов наблюдений и расстояние до планеты не более 32,6 световых лет.
Несмотря на теоретическую возможность такого исхода, он порождает ряд практических затруднений. Некоторые из этих вопросов возникают у самих авторов исследования. Исследователи подчеркивают, что остается неясным, достигнет ли потребление нашей цивилизации десятикратного увеличения по сравнению с текущим уровнем.
Современные темпы увеличения потребления энергии (превышающие 2% в год) позволяют предположить, что это произойдет в ближайшие века. Однако, не совсем понятно, сохранится ли такая динамика в последующие столетия. Известно, что начиная с 2064 года население Земли будет уменьшаться, и остается неясным, прекратится ли эта тенденция или же глобальная депопуляция станет завершением существования землян (в том числе светских).
Ученые рассматривают возможность того, что внеземные цивилизации могут намеренно ограничивать свое развитие. Мотивы для такого решения пока не были объяснены. Анализ работы показывает, что астрономы, похоже, подвержены ошибочным представлениям, распространенным в Римском клубе, согласно которым рост населения ограничен из-за ограниченности ресурсов. Однако даже в этом случае остается неясным, что может препятствовать развитой цивилизации в колонизации других планет и, таким образом, решении проблем, связанных с нехваткой ресурсов.
В представленных расчетах присутствует и еще одна проблема, которую авторы не осветили (вероятно, они не были осведомлены об этом). Три года назад была проведена отдельная научная работа показала, солнечные электростанции не могут служить основным источником электроэнергии в любом регионе, даже в пустыне Сахара, из-за значительной изменчивости их выработки. Она сильно зависит от времени суток (от нуля до 100%) и времени года (среднесуточная выработка в Египте в январе в три раза меньше, чем в июле). Хранение накопленной солнечной энергии на полгода потребовало бы таких затрат, что это сделало бы ряд других источников энергии, не производящих выбросы углерода оказываются дешевле и устойчивее солнечной генерации.
В то же время сам подход поиска инопланетян по «техпризнакам» представляется весьма перспективным. Помимо солнечных электростанций, расположенных на четверти суши, что не всегда целесообразно, высокоразвитые внеземные цивилизации могут использовать мощное ночное освещение городов или группировку в десятки тысяч спутников, подобных Starlink. Космические телескопы вполне способны зафиксировать такие «технические» сигналы от звезд, расположенных неподалеку.