# Parasol spatial

Un parasol spatial ou bouclier solaire est un dispositif théorique qui détourne ou réduit une partie du rayonnement solaire, l'empêchant d'atteindre la Terre et réduisant ainsi son insolation, ce qui se traduit par un réchauffement moindre. La lumière peut être détournée par différentes méthodes. Le concept de construction d'un parasol comme méthode d'ingénierie climatique remonte aux années 1923, 1929, 1957 et 1978 par le physicien Hermann Oberth$^,$$^,$$^,$. Les miroirs spatiaux en orbite autour de la Terre avec un diamètre de 100 à 300 km, comme conçus par Hermann Oberth, étaient destinés à concentrer la lumière du soleil sur des régions spécifiques de la surface terrestre ou à la dévier dans l'espace de manière à affaiblir de manière contrôlée le rayonnement solaire pour des régions spécifiques de la surface de la Terre.
Proposée pour la première fois en 1989, une autre idée de parasol spatial implique de placer un grand disque occultant, ou une technologie équivalente, entre la Terre et le Soleil.
Un parasol pourrait potentiellement être une méthode d'ingénierie climatique pour mitiger le réchauffement climatique grâce à la géoingénierie solaire, car les réductions négociées internationalement des émissions de carbone pourraient ne pas suffire à enrayer le changement climatique$^,$. Les parasols pourraient également être utilisés pour produire de l'énergie solaire spatiale, agissant comme des satellite de puissance solaire. Les conceptions proposées incluent un parasol à pièce unique et un parasol composé d'un grand nombre de petits objets. La plupart de ces propositions envisagent un élément de blocage au point de Lagrange L1 entre la Terre et le Soleil.
Les propositions modernes sont basées sur une forme de parasol distribué composé d'éléments légers et transparents ou de "bulles spatiales" gonflables fabriquées dans l'espace pour réduire le coût du lancement de masses importantes dans l'espace$^,$. Cependant, cela coûterait des trillions de dollars et aucun prototype n'a encore été lancé. Les critiques arguent également que sa construction serait trop lente pour empêcher des niveaux dangereux de réchauffement climatique.

## Conceptions proposées
### Nuage de petits engins spatiaux

Un parasol spatial proposé serait composé de 16 milliards de petits disques au point de Lagrange L1 entre la Terre et le Soleil, à 1,5 million de kilomètres de la Terre. Chaque disque aurait un diamètre de 0,6 mètre et une épaisseur d'environ 5 micromètres. La masse de chaque disque serait d'environ un gramme, ce qui s'additionne à un total d'environ 20 millions de tonnes. Un tel groupe de petits parasols qui bloquerait 2% de la lumière solaire, en la détournant dans l'espace, suffirait à arrêter le réchauffement climatique. Si 100 tonnes de disques étaient lancées en orbite terrestre basse chaque jour, il faudrait 550 ans pour lancer tous ces disques.
Les petits engins autonomes formant le nuage de parasols sont proposés non pas pour réfléchir la lumière du soleil mais pour être des lentilles transparentes, déviants légèrement la lumière de manière à ce qu'elle n'atteigne pas la Terre. Cela minimise l'effet de la pression radiative solaire sur les unités, nécessitant moins d'effort pour les maintenir en place au point L1. Un prototype optique a été construit par Roger Angel avec un financement du NIAC.
La pression solaire restante et le fait que le point L1 soit un point d'équilibre instable, facilement perturbé par le balancement de la Terre dû aux effets gravitationnels de la Lune, nécessitent que les petits engins autonomes soient capables de manœuvrer pour maintenir leur position. Une solution suggérée est de placer des miroirs rotatifs à la surface des engins. En utilisant la pression radiative solaire sur les miroirs comme des sails solaires et en les inclinant dans la bonne direction, l'engin serait capable de modifier sa vitesse et sa direction pour rester en position.
Un tel groupe de parasols devrait occuper une surface d'environ 3,8 millions de kilomètres carrés s'il était placé au point L1 (voir d'autres estimations de taille de disque plus basse ci-dessous).
Il faudrait encore des années pour lancer suffisamment de disques en orbite pour avoir un effet. Cela signifie un long délai. Roger Angel de l'Université d'Arizona a présenté l'idée d'un parasol à l'[United States National Academy of Sciences|Académie nationale des sciences des États-Unis] en avril 2006 et a remporté une subvention de l'Institut pour les concepts avancés de la NASA en juillet 2006. La création de ce parasol dans l'espace était estimée à plus de 130 milliards de dollars US sur 20 ans avec une durée de vie estimée à 50-100 ans. Ainsi, le professeur Angel en conclut que "le parasol n'est pas un substitut au développement de l'énergie renouvelable, la seule solution permanente. Un niveau similaire d'innovation technologique massive et d'investissement financier pourrait garantir cela. Mais si la planète entre dans une crise climatique abrupte qui ne peut être résolue que par le refroidissement, il serait bon d'avoir des solutions d'ombrage prêtes."$^,$
Les chercheurs de l'Université de Stuttgart, Institut des systèmes spatiaux, ont décrit une feuille de route pour le développement, la construction et le transport d'un bouclier solaire planétaire international (IPSS) au point de Lagrange 1 en 2021, qui serait également une centrale photovoltaïque. Ici aussi, comme avec Hermann Oberth, la production sur la Lune, l'utilisation d'une catapulte électromagnétique lunaire (lunar coilgun) et le transport des composants de la Lune au point de Lagrange 1 entre la Terre et le Soleil sont discutés par le biais de vaisseaux spatiaux électriques (ou avec des voiles solaires). Les auteurs font référence à de nombreuses activités internationales et à la possibilité de mettre en service le bouclier solaire d'ici 2060.

### Solutions légères et « bulles spatiales »

Une conception plus récente a été proposée par Olivia Borgue et Andreas M. Hein en 2022, proposant un parasol distribué avec une masse de l'ordre de 100 000 tonnes, composé de films polymériques ultra-minces et de nanotubes de SiO$_2$. Les auteurs estiment que le lancement d'une telle masse nécessiterait 399 lancements annuels d'un véhicule comme le SpaceX Starship pendant 10 ans.
Un concept de 2022 par le MIT Senseable City Lab propose d'utiliser des structures en film mince ("bulles spatiales") fabriquées dans l'espace pour résoudre le problème du lancement de la masse requise dans l'espace. Les scientifiques du MIT dirigés par Carlo Ratti croient que dévier 1,8 % du rayonnement solaire peut inverser complètement le changement climatique. L'ensemble complet de bulles gonflables serait à peu près de la taille du Brésil et inclurait un système de contrôle pour réguler sa distance par rapport au Soleil et optimiser ses effets. La coque des bulles en film mince serait faite de silicium, testée dans des conditions similaires à celles de l'espace à une pression de 0,0028 atm et à -50 degrés Celsius. Ils prévoient d'étudier des matériaux à faible pression de vapeur pour gonfler rapidement les bulles, comme un alliage à base de silicium ou un liquide ionique renforcé au graphène.
En juillet 2022, un duo de chercheurs du MIT Senseable City Lab, Olivia Borgue et Andreas M. Hein, ont proposé d'intégrer des nanotubes en dioxyde de silicium dans des films polymériques ultra-minces (décrits comme des "bulles spatiales" dans les médias), dont la nature semi-transparente permettrait de résister à la pression du vent solaire au point L1 mieux que toute alternative du même poids. L'utilisation de ces "bulles" limiterait la masse d'un parasol distribué à environ 100 000 tonnes, beaucoup moins que les propositions antérieures. Cependant, cela nécessiterait toujours entre 399 et 899 lancements annuels d'un véhicule comme le SpaceX Starship pour une période d'environ 10 ans, bien que la production des bulles elles-mêmes devrait être faite dans l'espace. Les vols ne commenceraient pas avant que la recherche sur la production et l'entretien de ces bulles soit terminée, ce que les auteurs estiment nécessiter au moins 10 à 15 ans. Après cela, le bouclier spatial pourrait être suffisamment grand d'ici 2050 pour empêcher de dépasser le seuil de 2 degres$^,$$^,$.
En 2023, trois astronomes ont revisité le concept de poussière spatiale, prônant plutôt une colonie lunaire qui minerait continuellement la Lune pour éjecter de la poussière lunaire dans l'espace sur une trajectoire où elle interférerait avec la lumière solaire se dirigeant vers la Terre. Les éjections devraient être presque continues, car la poussière se disperserait en quelques jours, et environ 10 millions de tonnes devraient être extraites et lancées annuellement. Les auteurs admettent qu'ils n'ont pas de formation en climatologie ou en sciences des fusées, et que la proposition pourrait ne pas être réalisable sur le plan logistique.

### Une lentille de Fresnel

Plusieurs auteurs ont proposé de disperser la lumière avant qu'elle n'atteigne la Terre en plaçant une très grande lentille dans l'espace, peut-être au point de L1 entre la Terre et le Soleil. Ce plan a été proposé en 1989 par J. T. Early. Sa conception impliquait de fabriquer un grand occulteur en verre (2 000 km) à partir de matériaux lunaires et de le placer au point L1. Les problèmes incluaient la grande quantité de matériaux nécessaires pour fabriquer le disque ainsi que l'énergie nécessaire pour le lancer en orbite.
En 2004, le physicien et auteur de science-fiction Gregory Benford a calculé qu'une lentille concave rotative de Fresnel d'un diamètre de 1 000 kilomètres, mais épaisse seulement de quelques millimètres, flottant dans l'espace au point L1, réduirait l'énergie solaire atteignant la Terre d'environ 0,5 % à 1 %.
Le coût d'une telle lentille a fait l'objet de débats. Lors d'une convention de science-fiction en 2004, Benford a estimé que son coût initial serait d'environ 10 milliards de dollars américains, avec un coût de support supplémentaire de 10 milliards de dollars sur sa durée de vie.

### Réseau de diffraction

Une approche similaire consiste à placer un très grand réseau de diffraction (maille de fil fin) dans l'espace, peut-être au point de L1 entre la Terre et le Soleil. Une proposition pour une grille de diffraction de 3 000 tonnes a été faite en 1997 par Edward Teller, Lowell Wood et Roderick Hyde, bien que en 2002 ces mêmes auteurs aient soutenu qu'il serait préférable de bloquer le rayonnement solaire dans la stratosphère plutôt que dans l'orbite, étant donné les technologies de lancement spatiales disponibles à l'époque.
Des travaux récents de Feinberg (2022) illustrent que des tailles de disque inférieures (réduction par un facteur d'environ 3,5) sont réalisables lorsque la réponse climatique de fond est prise en compte. Par exemple, le climat de fond de la Terre produirait moins de réémission et de rétroaction. De plus, les tailles de disque peuvent être réduites de 50 fois en utilisant une approche de géo-ingénierie solaire annuelle, comme indiqué par Feinberg (2024).