Um satélite feito de madeira se tornará um “salvador” do lixo espacial?

Recentemente, a empresa japonesa Sumitomo Forestry está cooperando com a Universidade de Kyoto para desenvolver em conjunto um novo tipo de satélite " LignoSat " e planeja lançá-lo em 2023.

Sua maior característica é a utilização de materiais de madeira para criar a concha do satélite.

Atualmente, a maioria das cápsulas de satélite são feitas de materiais compostos, como liga de alumínio, liga de titânio ou fibra de carbono para garantir que os componentes internos possam operar normalmente em ambientes extremos.

Mas, uma vez que um satélite completa sua missão ou excede sua vida útil, é provável que seja abandonado diretamente e se torne um "lixo espacial" flutuando na órbita baixa da Terra.

Qual é a diferença entre um satélite feito de madeira?

Em uma entrevista à BBC , o ex-astronauta japonês e professor da Universidade de Kyoto Doi Takao Doi, que participou do projeto, disse que quando o satélite sair de órbita e retornar à atmosfera e queimar, ele se dispersará em muitas partículas minúsculas de alumina. Com o tempo, essas partículas irão Afeta o meio ambiente da terra.

Os satélites de madeira não apresentam esse perigo oculto de poluição e, em comparação com todos os tipos de metais, os materiais de madeira podem ser queimados mais facilmente pela atmosfera e não produzirão grandes fragmentos, o que representa uma ameaça para o solo.

Além disso, o Nikkei Ásia também mencionou um benefício dos "satélites de madeira", que favorecem as comunicações. Como a própria madeira não bloqueia o sinal como o metal, ela pode permitir a passagem direta das ondas eletromagnéticas. Dessa forma, a antena do satélite pode ser colocada no interior, e a própria madeira também é mais leve, e o satélite pode ser projetado de forma mais compacta. Mais compacto.

De acordo com o comunicado oficial da Sumitomo Forestry Company, o projeto está agora em fase de pesquisa, e só avançará para a parte de desenho do satélite posteriormente. Entre eles, a Sumitomo Forestry Association é a principal responsável pela aplicação de materiais de madeira no espaço e, ao mesmo tempo, desenvolve materiais de madeira resistentes a altas temperaturas.

Ao mesmo tempo, a Kyoto University, parceira da Sumitomo Forestry, conduzirá a sessão de testes para verificar se a madeira pode resistir aos testes em vários cenários extremos. Por exemplo, em um ambiente de vácuo, as propriedades mecânicas da madeira e o crescimento das árvores sob baixa gravidade e baixa pressão.

A propósito, aqui está uma empresa florestal japonesa Sumitomo. Não é um desenvolvedor de material de construção comum, mas uma fábrica de cem anos no Japão. Ela estabeleceu um instituto especial de pesquisa em 1991, com materiais de madeira como o núcleo, para estudar sua viabilidade de aplicação em vários campos.

Além de pensar em usar madeira para construir satélites, também relatamos anteriormente que a Sumitomo Forestry planeja construir um " arranha-céu de madeira " de 70 andares e 350 metros de altura até 2041, o que pode ser considerado outra ideia ousada.

Se o plano do satélite for concluído com sucesso, os resultados também ajudarão os projetos de construção da Sumitomo Forestry.

Tornar a madeira dura como metal

A madeira é um dos primeiros materiais com que os humanos entram em contato e também é um dos poucos recursos que podemos obter da natureza e pode ser continuamente regenerado. Aproveitar ainda mais seu valor e potencial irá beneficiar muito mais do que categorias tradicionais, como arquitetura e móveis.

Em 2018, pesquisadores da Universidade de Maryland publicaram um estudo que transformou com sucesso madeira maciça natural em um material estrutural de alto desempenho, basicamente tão duro quanto metal.

De acordo com um relatório da revista "Nature" da época, os pesquisadores primeiro despejaram madeira em um líquido concentrado de peróxido de hidrogênio, depois ferveram para remover parte da lignina e celulose do material de madeira e, em seguida, executaram a prensagem térmica mecânica em temperatura ultra-alta. , A madeira é adensada , sua densidade atingiu 3 vezes a original, mas a dureza aumentou 10 vezes.

Após o teste, a "super madeira" tratada tem a resistência equivalente à maioria dos metais e ligas estruturais. A equipe de pesquisa também tentou atirar na madeira com uma coluna de aço rápido, na qual a madeira não tratada foi completamente penetrada; a super madeira efetivamente diminuiu a taxa de fogo; quanto à super madeira com múltiplas camadas, ela travou ainda mais a coluna. interno.

Isso também prova que através do aprimoramento dos componentes estruturais, podemos de fato dotar a madeira de propriedades mais ricas e até desenvolver novas características.

Outra vantagem da super madeira é o custo. De acordo com pesquisadores científicos, em comparação com placas de fibra de Kevlar da mesma espessura, a capacidade de proteção da madeira super será ligeiramente mais fraca, mas o custo é de apenas cerca de 5% do Kevlar. Se for usado na construção, transporte e outros campos, o custo será sem dúvida significativamente aumentado. reduzir.

O mesmo é verdadeiro para os novos satélites de madeira. Mudar a concha de materiais aeroespaciais para novos tipos de madeira também pode reduzir significativamente os custos de fabricação, peso e volume.

Mas, para os satélites serem lançados no espaço sideral, a dureza é apenas até o padrão e pode não ser capaz de atender aos seus requisitos. O que costumamos dizer é resistência a altas e baixas temperaturas, resistência à corrosão e vida útil mais longa, que ainda requerem testes reais para verificação.

Quão sério é o lixo espacial agora

À medida que mais e mais satélites são lançados na órbita baixa da Terra, o lixo espacial se torna um problema cada vez mais sério.

Algumas pessoas gostam de dizer que o maior depósito de lixo do mundo não está na Terra, mas em uma órbita baixa.

Isso também está relacionado ao processo de lançamento do satélite. O foguete é lançado do centro de lançamento e, em seguida, impulsionado passo a passo. O primeiro e o segundo impulsionadores que usam apenas combustível se separarão do corpo do foguete e cairão de volta para a superfície da terra, e alguns são queimados diretamente na densa atmosfera.

No entanto, uma parte considerável dos destroços do foguete, ou carenagem, foi deixada no espaço sideral, incapaz de ser eliminada, e tornou-se o que chamamos de "lixo espacial".

Então, o satélite de madeira imaginado pelo Japão desta vez pode aliviar o problema do "lixo espacial"? Alguns entusiastas do espaço ainda mantêm uma atitude negativa.

Segundo eles, as vantagens dos satélites de madeira são o baixo custo, a facilidade de queima e não deixam elementos nocivos, mas as duas últimas vantagens só podem ser percebidas quando entram na atmosfera após a desorbitação.

Mas se o próprio satélite não puder desorbitar ativamente, o satélite de madeira ainda se tornará parte do lixo espacial.

Imagine que um pedaço de madeira com dureza comparável a materiais de aviação, voando em velocidade orbital, sua força de impacto não seja diferente da liga de alumínio, que é o mesmo que um avião atingindo um pássaro.

Como fazer com que os satélites de-orbite ativa e passivamente e economize recursos orbitais ainda é o principal método para lidar com lixo espacial.Também existem tecnologias de recuperação de foguetes, como o desenvolvimento do SpaceX para evitar mais lixo espacial.

No ano passado, o Chang'e 5 da China teve um processo de "pouso controlado fora da órbita", que permitiu que o ascensor que retornou à lua caísse na superfície da lua, evitando que ocupasse a órbita e se tornasse lixo espacial, afetando programas subsequentes de exploração lunar humana .

E os destroços que não podem mais se mover só podem ser resolvidos por forças externas. Em 2018, um projeto RemoveDEBRIS liderado pela Agência Espacial Europeia tentou usar "redes de pesca espacial" para capturar detritos em órbita e fazê-los sair da órbita para a atmosfera.

Em 2016, o coletor de lixo "Crane" do Japão também tentou usar uma corrente de metal para absorver os detritos e desacelerá-los.

De modo geral, existem muitos programas de limpeza de lixo espacial, mas poucos alcançaram resultados significativos.

Afinal, mesmo com a tecnologia certa, esses projetos costumam enfrentar outro problema, que é o custo. Nesse estágio, a maioria dos projetos espaciais está mais disposta a gastar dinheiro em pesquisa e exploração científica do que no processamento de lixo, pois representa um símbolo da força nacional e uma nova oportunidade para empreendimentos comerciais.

De acordo com as estatísticas, até hoje, existem mais de 100 milhões de fragmentos de lixo espacial na órbita baixa da Terra, a maioria dos quais tem apenas centímetros de largura e não pode ser rastreada.

Mas mesmo que os destroços tenham apenas 1 cm de comprimento, quando sua velocidade orbital atingir dezenas de milhares de quilômetros por hora, ainda assim trará um terrível poder destrutivo ao ônibus espacial ou ao satélite em operação. Portanto, muitos veículos aeroespaciais agora projetam escudos resistentes ao impacto para proteger o próprio equipamento.

No futuro, se os satélites de madeira quiserem operar com sucesso, a questão do design da blindagem também deve ser considerada.

Por outro lado, mais e mais satélites serão lançados na superfície da Terra. O relatório do MIT mostra que se estima que até 2025, haverá 1.100 satélites enviados da Terra para o espaço todos os anos, e em 2018, o número de satélites recém-lançados será de apenas cerca de 360.

Em 1978, o astrofísico Donald Kessler (Donald Kessler) mencionou uma hipótese. Ele acredita que se houver muitos objetos voadores na órbita baixa da Terra, eles acabarão por causar uma série de impactos devido a um impacto, e inúmeros detritos formarão uma "zona de lixo" ao redor da Terra, tornando impossível para os humanos lançar espaçonaves para No espaço.

Hoje, essa hipótese também é conhecida como "efeito Kessler". Se você não quer que o lixo espacial se torne uma "gaiola" para a Terra, mais cedo ou mais tarde os humanos terão de enfrentar esses problemas de frente.

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