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木殼衛(wèi)星上太空_究竟靠不靠譜?

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2022-02-23 12:02:33    作者:微生海熹    瀏覽次數(shù):100
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出 品:科普中國作 者:蘭順正策 劃:宋雅娟 涂子怡監(jiān) 制:科普事業(yè)部木殼衛(wèi)星上太空,究竟靠不靠譜?在2021年12月31日據(jù)日本共同社報道,日本京都大學(Kyoto University)和住友林業(yè)公司(Sumitomo

出 品:科普中國

作 者:蘭順正

策 劃:宋雅娟 涂子怡

監(jiān) 制:科普事業(yè)部

木殼衛(wèi)星上太空,究竟靠不靠譜?在2021年12月31日據(jù)日本共同社報道,日本京都大學(Kyoto University)和住友林業(yè)公司(Sumitomo Forestry)表示,兩者正在推進計劃,爭取2023年發(fā)射全球首顆木制人造衛(wèi)星。

鋁殼衛(wèi)星危害多

近年來,越來越多得衛(wèi)星被用于導航、預報以及互聯(lián)網(wǎng)等服務。據(jù)麻省理工學院得數(shù)據(jù)顯示,預計到2025年每年約有1100顆衛(wèi)星發(fā)射。但是衛(wèi)星在給人類帶來便利得同時,各種問題也隨之而來,如按照世界經(jīng)濟論壇得研究,目前有近 6000顆衛(wèi)星繞地球運行,可其中約60%已經(jīng)失去功能,在未來幾年中可能還會有成千上萬顆報廢衛(wèi)星繼續(xù)飄在軌道上。

太空垃圾早已成為大問題

現(xiàn)在大多數(shù)衛(wèi)星材料主要使用鋁、凱夫拉和鋁合金,這些材料都可以幫助衛(wèi)星在真空中承受品質(zhì)不錯溫度和不斷得輻射轟擊。但是在衛(wèi)星報廢后,這層“金剛不壞之身”也使失靈衛(wèi)星長期滯留在在軌道上,從而導致繞地球運行得太空垃圾數(shù)量不斷增加。這些太空垃圾得移動速度非常快,因此可能會對其他衛(wèi)星和載人航天任務構成了重大威脅。

同時,即使報廢衛(wèi)星蕞終重返大氣層,衛(wèi)星中使用得鋁也會在返回地球時碎裂,產(chǎn)生數(shù)百或數(shù)千個微小得氧化鋁顆粒,這些顆粒會飄浮在高層大氣中多年,由于氧化鋁顆粒會反射太陽光,有可能造成地球氣溫下降等環(huán)境問題。

木殼衛(wèi)星潛力大

而如果衛(wèi)星采用木質(zhì)外殼得話,乍一聽似乎不靠譜,但木材可以很結(jié)實,有彈性,也可以很輕。研究表明,木材可以承受太空中得品質(zhì)不錯溫度(-150-150℃),并且不會受到近真空條件得明顯影響。木質(zhì)衛(wèi)星在運用完畢后可在大氣層燃盡,不會向大氣中釋放有害物質(zhì),也不會有碎片落在地面上造成危險,對環(huán)境得負擔較小。同時由于木材不會屏蔽電磁波,因此可把天線放在內(nèi)部,具有材料費便宜、容易加工得優(yōu)點,可以有效降低衛(wèi)星得制作與發(fā)射成本。

木殼衛(wèi)星既廉價又環(huán)保

在上年年12月30日本住友林業(yè)公司與京都大學宣布合作開發(fā)一個項目,以測試將木材用作人造衛(wèi)星組成部分得設想。當時得報道稱,該項目將始于在品質(zhì)不錯環(huán)境下測試不同類型木材得實驗。在2021年4月,住友林業(yè)表示該公司已經(jīng)開始研究樹木生長情況和木質(zhì)材料在太空中得應用,并將致力于開發(fā)耐高溫得木質(zhì)材料。同時,京都大學負責研究不同類型得木材,并在地球上各種品質(zhì)不錯天氣條件下對它們進行測試。

除了日本外,歐洲也在進行著相關得研究。在2021年6月歐空局宣布它將為第壹顆木制衛(wèi)星(WISA Woodsat)送入軌道提供支持。資料顯示,WISA Woodsat是一個10x10x10厘米得CubeSat納米衛(wèi)星,由標準化得盒子建成。這顆衛(wèi)星得服務面板是由膠合板制成,而衛(wèi)星上唯一得非木質(zhì)外部部件,則是用于部署到太空得角形鋁軌和一個金屬自拍桿。該衛(wèi)星得制造商稱,衛(wèi)星所使用得膠合板就是普通樺木。但為了其在太空中使用,木材被放置在熱真空室中進行干燥,并使用原子層沉積法沉積了一個非常薄得氧化鋁層,以盡量減少木材在太空中產(chǎn)生得不必要得蒸汽。此外在衛(wèi)星所使用得傳感器中,還包含一個用于監(jiān)測在軌道上發(fā)射后幾小時和幾天內(nèi)星載空腔局部壓力得壓力傳感器。

根據(jù)此次得報道,住友林業(yè)公司與京都大學計劃制造得是邊長約10厘米得立方體小型衛(wèi)星,其采用以木材與太陽能電池覆蓋外側(cè)得結(jié)構,內(nèi)部放置電子線路板等。按照計劃,二者將于2022年2月啟動把木材暴露在太空中并確認持久性得實驗。實驗中,研究團隊將把硬度各異得厚樸木蘭、山櫻、岳樺得木板安裝在國際空間站(ISS)外得實驗裝置上,在太空中暴露約9個月,調(diào)查極限環(huán)境下得木材劣化狀況。另外,研究團隊還計劃向日本宇宙航空研究開發(fā)機構(JAXA)推介該木制人造衛(wèi)星。

軍事小詞典

太空垃圾危害:試驗表明,直徑3.6毫米得鋁彈丸在6.22千米/秒左右得速度下就能擊穿50毫米厚得鋁蜂窩板,而且空間碎片撞擊衛(wèi)星得平均速度可達10千米/秒,所以毫米級碎片不但對星外設備構成重大威肺,還對星內(nèi)設備造成威脅,特別是一些對撞擊敏感得電子設備儲能設備等。

科普中國-軍事科技前沿

 
(文/微生海熹)
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