Japanse wetenschappers willen een houten satelliet de ruimte in sturen

CNN
—

Aluminiumraketten en stalen wolkenkrabbers; Strakke, snelle shuttles en glazen gevels: zo wordt ‘de toekomst’ al tientallen jaren voor ogen.

Maar dit is niet wat Koji Murata zich voorstelt. Murata, een onderzoeker aan de Universiteit van Kyoto in Japan, heeft onderzocht hoe biologische materialen in de ruimte kunnen worden gebruikt.

Murata vroeg zich af of hij ‘een houten huis op de maan of op Mars kon bouwen’ en besloot de theorie te testen – door Houten satelliet.

Onlangs Onderzoek van de National Oceanic and Atmospheric Administration NOAA ontdekte dat 10% van de aerosolen in de stratosfeer metaaldeeltjes bevat van ruimtevaartuigen, inclusief satellieten. De langetermijneffecten van deze metaalfragmenten zijn onbekend, maar wetenschappers zijn bezorgd dat ze de kwetsbare ozonlaag van de aarde kunnen beschadigen.

Murata zegt dat houten satellieten beter zouden zijn voor de planeet, terwijl ze toch dezelfde functionaliteit zouden bieden als hun metalen tegenhangers.

“Aan het einde van hun leven komen de satellieten opnieuw de atmosfeer binnen. Het verschil is dat het hout in de LingoSat zal verbranden en uiteindelijk in een gas zal veranderen, terwijl de metalen in plaats daarvan fijne deeltjes worden”, zegt Murata.

Het is niet zomaar een droom: Murata en zijn team hebben vier jaar aan het project gewerkt en in 2021 houten monsters de ruimte in gestuurd om de veerkracht van het materiaal tegen ruimteomstandigheden te testen.

Nu zijn ze dat We werken samen met de Japan Aerospace Agency (JAXA) en NASA om het prototype van de satelliet, LingoSat genaamd, begin volgend jaar in een baan om de aarde te brengen.

Magnolia, kers en berk

Voor Murata, hoofd van het ruimtehoutproject aan de Universiteit van Kyoto, is hout een voor de hand liggende keuze voor ruimteconstructies.

“Als je op aarde hout gebruikt, heb je problemen met verbranden, rotten en kromtrekken, maar in de ruimte heb je deze problemen niet: er is geen zuurstof in de ruimte, dus het brandt niet, en er leven geen organismen. erin, zodat het niet rot”, zegt hij.

Murata voegt eraan toe dat de sterkte van hout in verhouding tot zijn gewicht dezelfde is als die van aluminium, wat het ook een aantrekkelijke keuze maakt voor ruimteconstructies. Uit de tests van het team op het Internationale Ruimtestation bleek dat hout een opmerkelijke flexibiliteit heeft in de ruimte.

Voor de satelliet testte Murata drie houtsoorten: Ermann-berk, dat is berk Veel voorkomend in Oost-Azië – Japanse kers en Magnolia obovata – een soort afkomstig uit Japan. Hoewel cipressen en cederhout de meest voorkomende houtsoorten in de bouw zijn, heeft het team ‘materialen gekozen die de grootst mogelijke hoeveelheid detailwerk kunnen doorstaan’, vanwege het kleine formaat van de satellieten, zegt Murata.

Uiteindelijk won magnoliahout, omdat de cellen klein en uniform van formaat zijn, waardoor het hout gemakkelijker te bewerken is en minder snel splijt of breekt. Hij zegt.

Mensen hebben sinds de jaren vijftig satellieten in een baan om de aarde gebracht, waarbij tot 2010 jaarlijks wel honderd ruimtevaartuigen werden gelanceerd. Maar de afgelopen tien jaar zijn commerciële lanceringen toegankelijker geworden, en dat aantal is gestegen. Gestadig toegenomen, Meer dan 1.400 nieuwe satellieten bereikt In 2021. Nu het aantal raketten dat de ruimte in wordt gestuurd waarschijnlijk zal toenemen, voorspelt NOAA-onderzoek dat in de komende decennia tot de helft van de aërosolen in de stratosfeer metaaldeeltjes van ruimtevaartuigen kan bevatten.

Ook andere organisaties willen hout in de ruimte gebruiken.

De Finse startup Arctic Astronautics heeft WISA Woodsat ontworpen, een houten satelliet die in 2021 de ruimte in zou worden gelanceerd. Bedrijfsoprichter Jari Mäkinen zegt echter dat de lancering is uitgesteld vanwege bureaucratische hindernissen.

“De satelliet is klaar en wacht om de stukken weer in elkaar te zetten als de tijd daar is”, vertelde Makinen in een e-mail aan CNN, eraan toevoegend dat zodra het bedrijf een licentie voor ruimtevaartoperaties ontvangt, de satelliet zal worden gelanceerd met behulp van de particuliere dienst voor het delen van raketten van RocketLab.

Aan de Khalifa Universiteit in de Verenigde Arabische Emiraten. vluchtingenieur Yerjan Abdel Samad Grafeen wordt gezien als een potentieel materiaal voor ruimtevoorwerpen.

Samad onderzoekt ‘nanohout’: hout met een lage dichtheid vermengd met grafeen om de sterkte ervan te verbeteren. Samad is het met Murata eens dat hout, als hernieuwbaar materiaal met een lage dichtheid, niet alleen het potentieel heeft om satellieten te bouwen, maar ook om toekomstige ruimtestructuren te bouwen.

“Er lopen veel onderzoeken (projecten) op het gebied van ruimtelandbouw”, zegt Samad. “Als we hout uit de ruimte hebben, kan het worden gebruikt voor productie in de ruimte.”

Er zijn echter nog veel onduidelijkheden over hout in ruimteconstructies, zegt Tatsuhito Fujita, een ingenieur bij de Japan Aerospace Exploration Agency die betrokken was bij de evaluatie van het Lingosat-project.

“Het gebruik van natuurlijke hulpbronnen voor ruimtevaarthardware[is logisch]vanuit het perspectief van de Duurzame Ontwikkelingsdoelstellingen, maar aangezien hout nooit in satellieten is gebruikt, kunnen we op dit moment niet zeggen wat voor voordeel we kunnen behalen”, zegt Fujita.

Voor de Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) en het J-Cube-programma, het satellietlanceringsinitiatief, is veiligheid de prioriteit – en LingoSat heeft de eerste evaluatie zonder enige kritiek doorstaan, zegt Fujita. “JAXA hoopt ook structurele materialen te verkrijgen die lichter en sterker zijn en minder snel puin genereren, en doet onderzoek naar dit doel.”

LingoSat bevindt zich in de laatste fase van de veiligheidsbeoordeling Verwacht wordt dat het in de zomer van 2024 zal worden gelanceerd tijdens een gezamenlijke missie van het Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) en NASA.. Murata zegt dat ze de satelliet minstens zes maanden zullen volgen om te zien hoe deze presteert in ruimteomstandigheden – zoals extreme temperatuurveranderingen in de ruimte.

Onderzoekers zullen de satelliet gedurende minstens zes maanden in de gaten houden terwijl deze in een baan om de aarde draait, zoals blijkt uit deze presentatie. Krediet: Universiteit van Kyoto

“Er was geen significante krachtdaling van -150 naar 150 °C (-238 tot 302 °F), en we hebben dit in onze experimenten bevestigd”, zegt Murata. “Maar de satelliet draait in een baan om de aarde en creëert in de loop van 90 minuten enorme temperatuurverschillen. We weten niet in hoeverre de satelliet deze intense en herhaalde cyclus van temperatuurverschillen kan weerstaan, dus dit moet worden onderzocht.”

Het team zal ook de reacties op radiogolven en magnetische velden monitoren, en hoe het houtfineer de halfgeleiders en chip van de satelliet beschermt.

In theorie zou hout een goedkoper materiaal moeten zijn om te vervaardigen, hoewel Murata zegt dat ze als nieuwe technologie nog steeds bezig zijn met het berekenen van de kosten.

Tot nu toe is weinig van het materiaal gebruikt voor ruimtemissies en -objecten, zegt Murata. Hij hoopt dat het onderzoek van hem en LingoSat de mogelijkheden van andere materialen met een lage impact kan aantonen.

“Het is een hernieuwbaar, milieuvriendelijk en mensvriendelijk materiaal”, zegt Murata. “Ik geloof dat hout kan worden gebruikt bij de ontwikkeling van de ruimte, vooral als binnenmateriaal en stralingsafschermend materiaal voor kleine satellieten en bemande ruimtevaartuigen.”