Cientistas japoneses querem enviar um satélite de madeira ao espaço

CNN
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Foguetes de alumínio e arranha-céus de aço; Ônibus elegantes e de alta velocidade e fachadas de vidro: é assim que “o futuro” tem sido imaginado há décadas.

Mas não é isso que Koji Murata imagina. Murata, pesquisador da Universidade de Kyoto, no Japão, tem explorado como materiais biológicos podem ser usados ​​no espaço.

Murata se perguntou se ele “poderia construir uma casa de madeira na Lua ou em Marte” e decidiu testar a teoria – criando Satélite de madeira.

Recentemente Pesquisa da Administração Oceânica e Atmosférica Nacional A NOAA descobriu que 10% dos aerossóis na estratosfera contêm partículas metálicas de naves espaciais, incluindo satélites. O impacto a longo prazo destes fragmentos metálicos é desconhecido, mas os cientistas estão preocupados que possam danificar a frágil camada de ozono da Terra.

Murata diz que os satélites de madeira seriam melhores para o planeta, ao mesmo tempo que forneceriam a mesma funcionalidade que os seus homólogos de metal.

“No final de suas vidas, os satélites reentrarão na atmosfera. A diferença é que a madeira do LingoSat queimará e eventualmente se transformará em gás, enquanto os metais se transformarão em partículas finas”, diz Murata.

Não é apenas um sonho: Murata e sua equipe trabalham no projeto há quatro anos e enviaram amostras de madeira ao espaço em 2021 para testar a resiliência do material às condições espaciais.

Agora, eles são Trabalhando com a Agência Aeroespacial do Japão (JAXA) e a NASA para enviar o protótipo do satélite, chamado LingoSat, em órbita no início do próximo ano.

Magnólia, cereja e bétula

Para Murata, que dirige o projeto de madeira espacial na Universidade de Kyoto, a madeira é uma escolha óbvia para estruturas espaciais.

“Quando você usa madeira na Terra, você tem problemas de queima, apodrecimento e empenamento, mas no espaço você não tem esses problemas: não há oxigênio no espaço, então ela não queima, e não há organismos vivos nele, para que não apodreça”, diz ele.

Murata acrescenta que a resistência da madeira em relação ao seu peso é a mesma que a do alumínio, o que também a torna uma escolha atraente para a construção espacial, e os testes da equipa realizados na Estação Espacial Internacional descobriram que a madeira tem uma flexibilidade notável no espaço exterior.

Para o satélite, Murata testou três tipos de madeira: bétula Ermann, que é bétula Comumente encontrada no Leste Asiático – cereja japonesa e Magnólia obovata – uma espécie nativa do Japão. Embora o cipreste e o cedro sejam as espécies de madeira mais comuns na construção, a equipa “escolheu materiais que possam suportar a maior quantidade possível de trabalhos detalhados”, devido ao pequeno tamanho dos satélites, diz Murata.

No final das contas, a madeira de magnólia venceu, pois suas células são pequenas e de tamanho uniforme, tornando a madeira mais fácil de trabalhar e menos propensa a rachar ou quebrar. Ele diz.

Os humanos lançaram satélites em órbita desde a década de 1950, com até 100 naves espaciais lançadas todos os anos até 2010. Mas na última década, os lançamentos comerciais tornaram-se mais acessíveis e esse número aumentou. Aumentou de forma constante, Excedeu 1.400 novos satélites Em 2021. Com o provável aumento do número de foguetes enviados ao espaço, a pesquisa da NOAA prevê que, nas próximas décadas, até metade dos aerossóis na estratosfera poderão conter partículas metálicas de naves espaciais.

Outras organizações também pretendem utilizar madeira no espaço.

A startup finlandesa Arctic Astronautics projetou o WISA Woodsat, um satélite de madeira que deveria ser lançado ao espaço em 2021. No entanto, o fundador da empresa, Jari Mäkinen, diz que o lançamento foi adiado devido a obstáculos burocráticos.

“O satélite está pronto, esperando para juntar as peças quando chegar a hora”, disse Makinen à CNN por e-mail, acrescentando que assim que a empresa receber uma licença de operações espaciais, o satélite será lançado usando o serviço privado de compartilhamento de foguetes do RocketLab.

Na Universidade Khalifa, nos Emirados Árabes Unidos. engenheiro de voo Yerjan Abdel Samad O grafeno é visto como um material potencial para objetos espaciais.

Samad está explorando a “nano madeira” – madeira de baixa densidade misturada com grafeno para melhorar sua resistência. Samad concorda com Murata que a madeira, como material renovável e de baixa densidade, tem potencial não apenas para construir satélites, mas também para construir futuras estruturas espaciais.

“Há muitas pesquisas (projetos) em andamento na área de agricultura espacial”, diz Samad. “Se tivermos madeira cultivada no espaço, ela poderá ser usada para fabricação no espaço.”

No entanto, ainda existem muitas incógnitas sobre a madeira nas estruturas espaciais, diz Tatsuhito Fujita, engenheiro da Agência de Exploração Aeroespacial do Japão que esteve envolvido na revisão do projeto Lingosat.

“Usar recursos naturais para equipamentos espaciais[faz sentido]do ponto de vista dos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável, mas como a madeira nunca foi usada em satélites, não podemos dizer que tipo de benefício podemos obter neste momento”, diz Fujita.

Para a Agência de Exploração Aeroespacial do Japão (JAXA) e o programa J-Cube, a iniciativa de lançamento de satélites, a prioridade é a segurança – e o LingoSat passou na sua avaliação inicial sem quaisquer preocupações críticas, diz Fujita. “A JAXA também espera obter materiais estruturais mais leves, mais resistentes e com menor probabilidade de gerar detritos, e está conduzindo pesquisas para atingir esse objetivo.”

LingoSat está nos estágios finais de revisão de segurança Espera-se que seja lançado em uma missão conjunta entre a Agência de Exploração Aeroespacial do Japão (JAXA) e a NASA no verão de 2024.. Murata diz que vão monitorar o satélite por pelo menos seis meses, para ver como ele funciona nas condições espaciais – como mudanças extremas de temperatura no espaço.

Os pesquisadores irão monitorar o satélite por pelo menos seis meses enquanto ele orbita a Terra, conforme mostrado nesta apresentação. Crédito: Universidade de Kyoto

“Não houve queda significativa na resistência de -150 a 150 °C (-238 a 302 °F), e confirmamos isso em nossos experimentos”, diz Murata. “Mas o satélite orbita a Terra e cria estas enormes diferenças de temperatura ao longo de 90 minutos. Não sabemos até que ponto o satélite pode suportar este ciclo intenso e repetido de diferenças de temperatura, por isso isto precisa de ser investigado.”

A equipe também monitorará suas reações às ondas de rádio e aos campos magnéticos, e como o folheado de madeira protege os semicondutores e o chip do satélite.

Em teoria, a madeira deveria ser um material mais barato de fabricar, embora, por se tratar de uma nova tecnologia, Murata diz que ainda estão calculando os custos.

Até agora, pouco material foi usado em missões e objetos espaciais, diz Murata. Ele espera que sua pesquisa e a do LingoSat possam demonstrar as possibilidades de outros materiais de baixo impacto.

“É um material renovável, ecologicamente correto e amigo das pessoas”, afirma Murata. “Acredito que a madeira pode ser usada no desenvolvimento espacial, especialmente como material interior e material de proteção contra radiação, para pequenos satélites e espaçonaves tripuladas.”