Japán tudósok fából készült műholdat akarnak az űrbe küldeni

CNN
—

Alumínium rakéták és acél felhőkarcolók; Elegáns, nagy sebességű ingajáratok és üveghomlokzatok: évtizedek óta így képzelték el a „jövőt”.

De nem ezt képzeli Koji Murata. Murata, a japán Kiotói Egyetem kutatója azt kutatja, hogyan lehet biológiai anyagokat felhasználni az űrben.

Murata azon töprengett, hogy „tud-e faházat építeni a Holdon vagy a Marson”, és úgy döntött, hogy teszteli az elméletet – létrehozva Fa műhold.

Mostanában A National Oceanic and Atmospheric Administration kutatása A NOAA megállapította, hogy a sztratoszférában lévő aeroszolok 10%-a tartalmaz űrhajókból származó fémrészecskéket, beleértve a műholdakat is. Ezeknek a fémdaraboknak a hosszú távú hatása nem ismert, de a tudósok attól tartanak, hogy károsíthatják a Föld törékeny ózonrétegét.

Murata szerint a fából készült műholdak jobbak lennének a bolygó számára, miközben továbbra is ugyanazt a funkcionalitást biztosítanák, mint fém társaik.

„Életük végén a műholdak újra belépnek a légkörbe. A különbség az, hogy a LingoSat faanyaga égni fog, és végül gázzá alakul, míg a fémek finom részecskékké válnak” – mondja Murata.

Ez nem csak egy pipa álom: Murata és csapata négy éve dolgozott a projekten, és 2021-ben famintákat küldtek az űrbe, hogy teszteljék az anyag űrviszonyokkal szembeni ellenálló képességét.

Nos, azok A Japan Aerospace Agency (JAXA) és a NASA együttműködése a műhold prototípusának, a LingoSatnak a pályára állítása érdekében a jövő év elején.

Magnólia, cseresznye és nyírfa

Murata számára, aki a Kiotói Egyetem űrfa projektjét vezeti, a fa kézenfekvő választás az űrszerkezetekhez.

„Amikor fát használsz a Földön, problémáid vannak az égéssel, rothadással és vetemedéssel, de az űrben nincsenek ilyen problémák: az űrben nincs oxigén, így nem ég el, és nem élnek élőlények. benne, hogy ne rohadjon meg” – mondja.

Murata hozzáteszi, hogy a fa súlyához viszonyított szilárdsága megegyezik az alumíniuméval, ami szintén lenyűgöző választássá teszi az űrépítéshez, és a csapat Nemzetközi Űrállomáson végzett tesztjei azt mutatták, hogy a fa figyelemre méltó rugalmassággal rendelkezik a világűrben.

A műholdhoz a Murata három fát tesztelt: Ermann nyírfát, ami nyír Leggyakrabban Kelet-Ázsiában – a japán cseresznye és a Magnolia obovata – egy Japánban őshonos faj. Míg a ciprus és a cédrus a legelterjedtebb fafaj az építőiparban, a csapat „olyan anyagokat választott, amelyek a lehető legnagyobb mennyiségű részletmunkát kibírják”, a műholdak kis mérete miatt, mondja Murata.

Végül a magnóliafa nyert, mert a sejtjei kicsiek és egyenletes méretűek, így a fa könnyebben megmunkálható, és kisebb a valószínűsége annak, hogy hasad vagy törik. Mondja.

Az emberek az 1950-es évek óta állítottak pályára műholdakat, 2010-ig évente akár 100 űrhajót is. Az elmúlt évtizedben azonban a kereskedelmi célú kilövések elérhetőbbé váltak, és ez a szám nőtt. Folyamatosan nőtt, Meghaladta az 1400 új műholdat 2021-ben. Az űrbe küldött rakéták számának növekedésével a NOAA kutatása szerint a következő évtizedekben a sztratoszférában lévő aeroszolok akár fele is tartalmazhat űrhajókból származó fémrészecskéket.

Más szervezetek is szeretnének fát az űrben felhasználni.

A finn Arctic Astronautics startup megtervezte a WISA Woodsat nevű fából készült műholdat, amelyet 2021-ben kellett volna felbocsátani az űrbe. A cégalapító, Jari Mäkinen szerint azonban a felbocsátást bürokratikus akadályok miatt elhalasztották.

„A műhold készen áll, és arra vár, hogy újra összerakhassa a darabokat, amikor eljön az ideje” – mondta Makinen egy e-mailben a CNN-nek, hozzátéve, hogy amint a vállalat megkapja az űrműveleti engedélyt, a műholdat a RocketLab privát rakétamegosztó szolgáltatásával indítják fel.

A Khalifa Egyetemen az Egyesült Arab Emírségekben. fedélzeti mérnök Yerjan Abdel Samad A grafént az űrobjektumok potenciális anyagának tekintik.

A Samad a „nanofát” kutatja – alacsony sűrűségű faanyagot, amelyet grafénnel kevernek össze, hogy javítsák szilárdságát. Samad egyetért Muratával abban, hogy a fa, mint megújuló, kis sűrűségű anyag, nemcsak műholdak építésére képes, hanem jövőbeli űrszerkezetek építésére is.

„Sok kutatás (projekt) van folyamatban az űrmezőgazdaság területén” – mondja Samad. „Ha van űrben termesztett fánk, azt fel lehet használni az űrben történő gyártásra.”

Azonban még mindig sok az ismeretlen az űrszerkezetekben található fával kapcsolatban – mondja Tatsuhito Fujita, a Japan Aerospace Exploration Agency mérnöke, aki részt vett a Lingosat projekt felülvizsgálatában.

„A természeti erőforrások űrhardverként való felhasználása[van értelme]a Fenntartható Fejlődési Célok szempontjából, de mivel fát még soha nem használtak műholdakban, jelenleg nem tudjuk megmondani, milyen előnyökkel járhatunk” – mondja Fujita.

A Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) és a J-Cube program, a műholdkilövési kezdeményezés számára a biztonság a prioritás – a LingoSat pedig kritikus aggályok nélkül teljesítette kezdeti értékelését, mondja Fujita. „A JAXA azt is reméli, hogy könnyebb, erősebb szerkezeti anyagokat szerez be, és kevésbé valószínű, hogy törmeléket termelnek, és kutatásokat folytat e cél elérése érdekében.”

A LingoSat a biztonsági felülvizsgálat utolsó szakaszában jár A Japán Űrkutatási Ügynökség (JAXA) és a NASA közös küldetése során várhatóan 2024 nyarán indítják útnak.. Murata azt állítja, hogy legalább hat hónapig figyelni fogják a műholdat, hogy meglássák, hogyan teljesít az űrviszonyok között – például szélsőséges hőmérsékletváltozások között.

A kutatók legalább hat hónapig figyelni fogják a műholdat a Föld körül keringő pályán, amint az ebben az előadásban látható. Köszönet: Kiotói Egyetem

„Nem volt jelentős szilárdságcsökkenés -150 és 150 °C között, és ezt kísérleteink során is megerősítettük” – mondja Murata. „De a műhold a Föld körül kering, és 90 perc alatt létrehozza ezeket a hatalmas hőmérséklet-különbségeket. Nem tudjuk, hogy a műhold mennyire képes ellenállni a hőmérséklet-különbségek intenzív és ismétlődő ciklusának, ezért ezt ki kell vizsgálni.”

A csapat emellett figyelemmel kíséri a rádióhullámokra és a mágneses mezőkre adott reakcióit, valamint azt, hogy a fa furnér hogyan védi a műhold félvezetőit és chipjét.

Elméletileg a fának olcsóbbnak kell lennie a gyártáshoz, bár új technológiaként Murata szerint még mindig dolgoznak a költségeken.

Murata szerint ez idáig keveset használtak fel az anyagból űrmissziókban és tárgyakban. Reméli, hogy az ő és a LingoSat kutatása bemutathatja más alacsony hatású anyagok lehetőségeit.

„Ez egy megújuló, környezetbarát és emberbarát anyag” – mondja Murata. „Úgy gondolom, hogy a fa felhasználható az űrfejlesztésben, különösen belső anyagként és sugárzásvédő anyagként, kis műholdak és emberes űrhajók számára.”