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.
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.
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.
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.
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.