Na Ziemi dostęp do darmowego oświetlenia słonecznego jest siłą rzeczy mocno ograniczony. Nie możemy korzystać z niego w porze nocnej, czyli przez wszystkie godziny od zachodu do wschodu Słońca. Co innego w kosmosie, gdzie Słońce widoczne jest właściwie cały czas. A gdyby tak odpowiednio umieścić na orbicie wielkie lustro i puścić zajączka na Ziemię?

Pierwotny pomysł na kosmiczne lustro przedstawił w roku 1929 niemiecki fizyk Hermann Oberth, pionier techniki rakietowej i mentor Wernhera von Brauna. W swojej książce „Wege zur Raumschiffahrt” (Droga do lotów kosmicznych) zaproponował załogową stację kosmiczną, orbitującą na wysokości 1000 km, obudowaną złożonym z prefabrykatów wklęsłym lustrem o średnicy 100 m. Lustro takie miało skupiać promienie słoneczne w wybranym punkcie na Ziemi, podgrzewając wodę w instalacji turbin parowych i produkując energię elektryczną.

W czasie drugiej wojny światowej koncepcja Obertha powróciła. Hitlerowcy podobno fantazjowali o wykorzystaniu kosmicznego lustra jako cudownej broni, określanej mianem Sonnengewehr (słoneczna giwera), która puszczałaby z dymem całe miasta. Plany nabrały wielkiego, ale tylko teoretycznego rozmachu. Orbita miała sięgać aż 8000 km, a średnica gigantycznego lustra przekraczać 3 km. Technicznie rzecz zupełnie w owym czasie nieosiągalna. Najnowocześniejsze rakiety V2 latały na wysokość 200 km, a obiektu takiej wielkości nie zbudowaliśmy w kosmosie do dzisiaj. Dla porównania Międzynarodowa Stacja Kosmiczna ma 109 m długości.

Idea kosmicznego lustra doczekała się pierwszej praktycznej, choć tylko eksperymentalnej realizacji w roku 1993, kiedy załoga rosyjskiej orbitalnej stacji Mir wyprawiła w drogę satelitę Znamya-2 na wysokości 390 km. „Sztandar” w postaci kosmicznego lustra rozpięty był na szczycie statku transportowego Progress M-15. Składał się z ośmiu ultracienkich segmentów nawiniętych na rolki, które po uruchomieniu eksperymentu rozwinięte zostały z wykorzystaniem siły odśrodkowej po wprawieniu satelity w ruch obrotowy. Lustro Znamya o średnicy 20 m oświetlało na Ziemi obszar o średnicy mniej więcej 5 km z jasnością Księżyca w pełni. Ze względu na niską orbitę świetlny zajączek poruszał się po lądzie z prędkością 8 km/h. W Europie jego trasa przebiegała nad Francją, Szwajcarią, Niemcami, Czechami i Polską, jednak ze względu na duże zachmurzenie był widoczny tylko okazjonalnie jako błyski światła.

Kolejną praktyczną realizację, tym razem komercyjną, ogłosiło w 2018 chińskie Towarzystwo Naukowe Nowego Obszaru Tianfu. Obszar Tianfu obejmuje trzy miasta oraz 37 okolicznych wsi. Towarzystwo chce wystrzelić w 2020 pierwszego lustrzanego satelitę na orbitę wysokość około 500 km, a w ciągu kolejnych dwóch lat trzy następne kosmiczne lustra. Satelity mają być mobilne, co umożliwi nakierowanie oświetlenia na wybrany obszar, przykładowo na miasto, które uległo elektrycznemu blackoutowi. Pierwsze wersje mają zapewnić iluminację osiem razy mocniejszą niż Księżyc, ale wraz z rozwojem technologii kosmiczne lustro ma zastąpić całe oświetlenie miejskie. A że wydatki na oświetlenie obszaru wielkości 50 km2 mogą wynosić prawie 200 milionów dolarów rocznie, jest o co powalczyć.

Na przeszkodzie tym ambitnym planom stoi kilka fundamentalnych przeszkód. Im niższa orbita, tym lustro może mieć mniejsze wymiary, by oświetlić tę samą powierzchnię, a więc tym łatwiej i taniej jest je wystrzelić na orbitę. Jednak jednocześnie tym szybciej snop światła będzie się poruszał nad lądem, więc potrzeba będzie więcej kosmicznych luster, by na stałe oświetlić dany obszar, co w ogólnym bilansie znacznie podniesie koszt inwestycji. Dodatkowo im niżej orbitujemy, tym krótsze będzie wykorzystanie takiego oświetlenia w porze nocnej, bo tym szybciej Słońce zostanie zasłonięte przez obłość Ziemi. Pod tym względem idealnie byłoby umieścić lustro na orbicie geostacjonarnej, czyli w okolicy 36 000 km. Wtedy zajączek by nie uciekał i świecił właściwie całą noc, ale pojawiłyby się inne problemy. Z tak wielkiej odległości niezwykle trudno byłoby nacelować odbite światło na konkretny mały obszar, a także samo lustro musiałoby być gigantyczne.

Kiedy jednak uda się pokonać trudności, zastosowanie kosmicznych luster z pewnością nie ograniczy się do oświetlania ziemskich miast. Gdyby umieścić takie lustra na orbicie Marsa, można by podgrzać wybrany obszar do temperatury bardziej znośnej dla ziemskich kolonistów. Z kolei na Wenus planetarnych rozmiarów kosmiczne lustra rozwinięte odblaskową stroną do Słońca mogłyby pomóc schłodzić ten ponad miarę rozgrzany glob. Kosmiczne lustra mogą stać się pierwszym narzędziem do terraformingu.

Artykuł ukazał się w Pixelu #44, którego nakład został już wyczerpany. Zapraszamy jednak do sklepu Pixela po inne wydania magazynu w druku oraz po cyfrowe wersje.