Американские и японские ученые готовятся к запуску следующим летом первого в мире деревянного искусственного спутника Земли, который станет экологической альтернативой существующим металлическим спутникам и, возможно, поможет решить проблему космического мусора.
Ожидается, что в ближайшие годы количество спутников на околоземной орбите резко увеличится. А сейчас уже более 100 триллионов неотслеживаемых частей старых спутников летают вокруг Земли. Поэтому исследователи обеспокоены тем, что космический мусор вскоре создаст проблемы для нашей планеты и космических аппаратов. «Мы очень обеспокоены тем фактом, что все спутники, которые снова входят в атмосферу Земли, сгорают и создают крошечные частицы алюминия, которые будут плавать в верхних слоях атмосферы в течение многих лет, — говорил в 2020 году Такао Дои, японский астронавт и аэрокосмический инженер из Киотского университета. – В конечном итоге это повлияет на окружающую среду Земли».
Деревянные спутники могут иметь ряд преимуществ перед традиционными металлическими. В отличие от металла, древесина полностью сгорает при повторном попадании в атмосферу Земли, не выделяя при этом вредных веществ и мусора. Недавнее исследование Национального управления океанических и атмосферных исследований США показало, что алюминий и другие металлы из ракет и спутников присутствуют примерно в 10 % аэрозольных частиц в стратосфере. Согласно статье, это число может вырасти примерно до 50 %, в зависимости от того, сколько спутников будет запущено на низкую околоземную орбиту. Исследователи предупредили, что эти частицы могут повреждать озоновый слой Земли. По состоянию на сентябрь нынещнего года вокруг нашей планеты вращалось около 10 590 спутников, из которых примерно 8800 всё еще функционировали. В общей сложности масса всех космических объектов на орбите Земли составляет более 11 000 тонн. И это число будет только расти: по оценкам, до 2031 года каждый год в среднем будет запускаться 2500 спутников.
Дерево имеет еще одно преимущество в качестве материала для спутника, поскольку через него могут проникать электромагнитные волны, а это означает, что такие компоненты, как антенны, можно будет располагать внутри корпуса спутника, а не снаружи, что упрощает конструкцию.
В 2020 году группа японских исследователей запустила LignoStella Space Wood Project, чтобы проверить в космосе долговечность трех разных пород древесины: березы Эрмана, вишни мелкопильчатой (сакуры) и магнолии обратнояйцевидной. Они подвергали образцы экспозиционным испытаниям в течение более чем 290 дней на Международной космической станции. В начале нынешнего годы образцы вернули на Землю, и анализ показал, что, несмотря на суровые условия космоса, древесина не имела заметных изменений в массе и разложения или повреждения. «Когда вы используете древесину на Земле, возникают проблемы с горением, гниением и деформацией, но в космосе этих проблем нет: там нет кислорода, поэтому дерево не горит, и нет никаких живых существ, способных вызвать гниение», — рассказывает исследователь из Киотского университета Кодзи Мурата.
По результатам испытаний команда определила, что лучшим материалом для деревянного спутника станет древесина магнолии обратнояйцевидной (дерева «хуноки» по-японски), исходя из «стабильности ее размеров и общей прочности».
Перспективы деревянных космических аппаратов пока изучены недостаточно. «Использование природных ресурсов для космического оборудования [имеет смысл] с точки зрения целей устойчивого развития, но, поскольку древесина никогда не использовалась в спутниках, мы не можем сказать, какую выгоду мы можем получить в данный момент», — говорит инженер японского космического агентства JAXA Тацухито Фудзита, который участвовал в рассмотрении проекта LignoSat.
NASA и JAXA, скорее всего, запустят совместную миссию LignoSat летом 2024 года. Исследователи будут следить за спутником в течение как минимум шести месяцев, чтобы оценить, как он работает.
