Япония готовит к запуску в космос улучшенный деревянный спутник

Деревянный спутник на околоземной орбите звучит как фантазия из научно-популярного романа прошлого века. Однако японские ученые воплотили эту идею в жизнь ради решения экологической проблемы. Наша планета стремительно обрастает скоплениями космического мусора, ведь человечество запускает в космос все больше аппаратов. Традиционные материалы, из которых строят технику, продолжают загрязнять окружающую среду даже после завершения миссий. Чтобы исправить ситуацию, эксперты из Киотского университета вместе с партнерами из аэрокосмической отрасли создали и успешно протестировали миниатюрный спутник LignoSat, сделанный из древесины. Исследование опубликовали в журнале Advances in Space Research.

Идея астронавта

Большинство современных космических аппаратов инженеры собирают из прочных металлических сплавов, в основном на основе алюминия. Когда срок службы устройства подходит к концу, операторы отправляют его обратно на Землю, чтобы оно полностью сгорело в плотных слоях атмосферы. Однако металл не исчезает бесследно. Во время сгорания старых спутников образуются микроскопические частицы оксида алюминия. Астронавт Такао Дои, ставший в 1997 году первым японцем, который вышел в открытый космос, предупреждает, что в ближайшие годы из-за бума коммерческих запусков эта проблема станет критической. Именно он загорелся идеей сделать присутствие людей на орбите более экологичным.

Вдохновение для своего амбициозного проекта Такао Дои отыскал на улицах древнего Киото. Профессор обратил внимание на старинные деревянные храмы и святилища, которые благополучно стоят веками. Им не страшны ни проливные дожди, ни высокая влажность, ни прожорливые насекомые, ни резкие капризы погоды. Исследователь посмотрел на эти шедевры зодчества глазами инженера и подумал: если дерево способно выдерживать суровые земные условия так долго, то на орбите, где нет сырости, бактерий и гниения, оно покажет себя еще лучше.

Старинный секрет мастеров

Для создания корпуса космического аппарата биологи протестировали множество видов древесины и в итоге остановились на хоноки — японской магнолии. Это дерево обладает поразительной прочностью и легкостью. В древности японские мастера ценили хоноки за то, что она не деформируется, и делали из нее ножны для самурайских мечей. 

Во время предварительных тестов на Международной космической станции деревянные бруски провели в открытом космосе под палящим солнцем более 240 дней, но на них не появилось ни одной трещины или заметной деформации.

Построить целый спутник из дерева оказалось непросто из-за особенностей орбитального полета. Аппарат облетает Землю всего за 90 минут, постоянно ныряя из ледяной тени планеты под прямые солнечные лучи. Из-за сильных перепадов температур материалы то расширяются, то сжимаются. Если бы инженеры использовали обычные металлические шурупы или клей, корпус быстро бы развалился из-за разницы в напряжении металлов и древесины. Любой винтик, который идеально держит домашний шкаф, в вакууме мгновенно стал бы слабым звеном.

На помощь ученым пришли старинные столярные традиции. Японские мастера собрали крошечный кубический спутник со стороной всего в десять сантиметров по секретной технологии. Метод позволяет намертво скреплять панели без использования гвоздей, шурупов или химического клея.

Профессиональные плотники выточили панели толщиной всего четыре миллиметра с высокой точностью — погрешность составила 0,1 миллиметра. Благодаря такому ювелирному мастерству старинная технология смогла полностью соответствовать современным космическим стандартам.

Недавние исследования подтвердили еще одно свойство дерева. Ученые облучили образцы древесины мощным протонным пучком и выяснили, что пятимиллиметровые панели из дуба и березы защищают хрупкую бортовую электронику от опасной космической радиации точно так же эффективно, как двухмиллиметровый лист алюминия. 

Планы на будущее

В декабре 2024 года LignoSat успешно отправился в свой первый полет с борта МКС. На нем все же оставили немного металлических деталей, чтобы соблюсти строгие правила безопасности космической станции. Аппарат успешно отработал на орбите четыре месяца, доказав, что природные материалы могут служить человеку в космическом вакууме. Правда, первая миссия прошла не совсем гладко: у команды возникли проблемы со связью из-за сбоев в программе или нераскрывшейся антенны. Ученые уже готовят к запуску в 2027 году обновленный аппарат LignoSat-1R, где учтут все прошлые ошибки.