Алуминиеви ракети и стоманени небостъргачи; гладки високоскоростни совалки и стъклени фасади: така човекът си представя „бъдещето“ от десетилетия.

Но това не е бъдещето на Коджи Мурата. Изследовател от университета в Киото, Мурата проучва как биологичните материали могат да бъдат използвани в космоса.

Той се чуди дали „може да построи дървена къща на Луната или Марс“ и решава да тества теорията си, като създава дървен сателит.

Скорошно изследване на Националната администрация за океаните и атмосферата на САЩ (NOAA) установява, че 10% от атмосферния аерозол в стратосферата съдържа метални частици от космически кораби, включително сателити.

Дългосрочното въздействие на тези метални фрагменти е неизвестно, но учените са загрижени, че може да увредят крехкия озонов слой на Земята.

Дървените сателити биха били по-добри за планетата, като същевременно осигуряват същата функционалност, като техните метални колеги, казва Мурата.

„В края на живота си сателитите навлизат отново в атмосферата. Разликата е, че дървото в LingoSat ще изгори и ще се превърне в газ, докато металите ще станат фини частици“, казва Мурата.

Това не е просто мечта: ученият и неговият екип работят по проекта в продължение на четири години, изпращайки проби от дърво в космоса през 2021 г., за да тестват устойчивостта на материала на тези условия.

Сега те работят с Японската космическа агенция (JAXA) и НАСА, за да изпратят прототипа на сателита, наречен LingoSat, в орбита в началото на следващата година.

Магнолия, череша и бреза

За Мурата, който е ръководител на проекта за космическо дърво в университета в Киото, този материал е очевиден избор за космически структури.

„Когато използвате дърво на Земята, имате проблеми с изгарянето, гниенето и деформацията, но в космоса такива не съществуват: там няма кислород и живи същества, за да изгори и изгние“, казва той.

Якостта на дървото е същата като на алуминия, което също го прави убедителен избор за космическа конструкция, добавя Мурата, допълвайки, че тестовете на екипа, проведени на Международната космическа станция, установяват, че дървото е изключително устойчиво в открития космос.

За сателита Мурата тества три вида дървесина: бреза на Ерман (която обикновено се среща в Източна Азия), японска череша и магнолия обовата - вид, роден в Япония.

Въпреки че кипарисът и кедърът са по-често срещани в строителството, екипът избира материали, които могат да издържат възможно най-голяма обработка поради малкия размер на сателитите, казва Мурата.

В крайна сметка, магнолиевото дърво печели, тъй като клетките му са малки и еднакви по размер, което го прави по-лесно за работа и по-малко вероятно да се разцепи или счупи, посочва ученият.

Устойчиви сателити

Човечеството извежда сателити в орбита от 50-те години на миналия век, като до 100 космически кораба се изстрелват всяка година до 2010 г.

Но през последното десетилетие комерсиалните изстрелвания са все по-достъпни и този брой се увеличава драстично, надхвърляйки 1400 нови сателита през 2021 г.

С ръста в броя на ракетите, изпращани в космоса, изследването на NOAA прогнозира, че през следващите десетилетия половината от атмосферния аерозол в стратосферата може да съдържа метални частици от космически кораби.

Други организации също търсят варианти да използват дърво в космоса. Финландският стартъп Arctic Astronautics проектира WISA Woodsat - дървен сателит, който трябваше да бъде изстрелян в космоса през 2021 г.

Въпреки това, основателят на компанията Яри Макинен казва, че изстрелването е задържано от бюрократични пречки.

„Сателитът е готов и чака на части, за да бъде сглобен отново, когато му дойде времето“, посочва Макинен за CNN, добавяйки, че след като компанията получи лиценз за космически операции, сателитът ще бъде изстрелян с частната услуга за споделяне на ракети RocketLab.

В университета Халифа в Обединените арабски емирства аерокосмическият инженер Ярджан Абдул Самад разглежда графена като потенциален материал за създаване на космически обекти.

Самад изследва „нано-дърво“ – дърво с ниска плътност, комбинирано с графен, за да подобри здравината му. Самад се съгласява с Мурата, че като възобновяем материал с ниска плътност, дървото има потенциал не само да изгражда сателити, но и бъдещи космически структури.

„Има много изследвания за космическото земеделие“, казва Самад. „Ако имаме дървесина, отглеждана в космоса, тя може да се използва за производство в космоса.“

Въпреки това все още има много неизвестни относно дървото в космическите структури, според Тацухито Фуджита, инженер в Японската космическа агенция.

„Използването на природни ресурси за космически хардуер има смисъл от гледна точка на целите за устойчиво развитие, но тъй като дървото никога не е използвано в сателити, не можем да кажем каква полза можем да извлечем от него“, посочва Фуджита.

За Японската космическа агенция и програмата J-Cube приоритет е безопасността – и LingoSat премина предварителната оценка без критични опасения, казва Фуджита.

„JAXA се надява на по-леки, по-здрави структурни материали, които е по-малко вероятно да генерират отломки, като провежда изследвания за постигане на тази цел,“ допълва той.

До безкрайност

LingoSat е в последен етап от оценка на безопасността, като се очаква да бъде изстрелян в съвместна мисия на JAXA и НАСА през лятото на 2024 г. Мурата казва, че ще наблюдават сателита в продължение на минимум шест месеца, за да видят как се представя в космически условия.

„Няма сериозен спад в якостта в условията на температури от минус 150 до 150 градуса по Целзий, потвърдихме това в нашите експерименти“, според Мурата.

„Но един сателит обикаля Земята и изпитва тези огромни температурни разлики в рамките на 90 минути. Не знаем до каква степен той може да издържи на този интензивен, повтарящ се цикъл на температурна разлика, така че това трябва да бъде проучено“, допълва той.

Екипът ще наблюдава неговите реакции към радиовълни и магнитни полета и как дървената обвивка защитава полупроводника и чипа на сателита. 

На теория дървото би трябвало да е по-евтин материал за производство, въпреки че като нова технология Мурата казва, че все още изчисляват разходите.

Досега малко материали са използвани за космически мисии и обекти, според учения. Той се надява, че неговите изследвания и LingoSat могат да покажат възможностите на други материали с по-малко въздействие.

„Това е възобновяем, екологичен и щадящ хората материал“, казва Мурата. „Мисля, че дървото може да се използва в космическото развитие за малки сателити и пилотирани космически кораби.“

Новините на Darik Business Review във Facebook , Instagram , LinkedIn и Twitter !