太空科技邁向永續木製衛星今夏升空

THE MERIT TIMES

編譯／潘楠慕 2024-01-28

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木製衛星部分結構。圖／法新社、美聯社、京都大學宇宙木材實驗室官網

木製衛星在地球軌道運作模擬圖。圖／法新社、美聯社、京都大學宇宙木材實驗室官網

京都大學研究木製衛星的各版本原型機。圖／法新社、美聯社、京都大學宇宙木材實驗室官網

一般衛星為金屬製。圖／法新社、美聯社、京都大學宇宙木材實驗室官網

編譯／潘楠慕

人造衛星通常以金屬材質製造，不過，日本京都大學教授村田功二致力研究將生物性材料應用在太空，為此打造出一具實驗木製衛星LingoSat，準備在今年夏天發射，希望有助於減少太空垃圾。

京都大學農學研究所森林與生物材料科學教授村田，一直很好奇「是否可能在月球或者火星上，打造一間木製房屋」，於是他決定先從人造衛星著手，來測試在太空設備使用生物性材料。他說：「人造衛星使用壽命結束後，會重返地球大氣層，LingoSat的差別在於，其木材會完全燒掉，而金屬材質卻會留下細微的粒子。」

要在太空中使用生物性材料，木材是很自然的優先選擇，因為木材在太空無氧環境中，沒有在地球上有燃燒、腐朽和變形的問題，此外，木材的每單位重量強度和鋁相同，這一點也使得把木材當太空建材具有說服力。

村田的研究團隊花了4年時間研發木製衛星，選擇3種木材：東亞常見的岳樺木，以及原生於日本的山櫻花木和厚朴木。2021年先將木塊樣本送上太空，測試能否適應太空環境，經過10個月後，樣本送回地球，經過檢測強度和分析元素、結構，未見樣本明顯變形、破損或者木材品質上的變化。最終研究團隊選擇厚朴木，因為這種木材細胞小、形狀一致，韌性好，不易斷裂，便於製作小型衛星時需要的細部加工。

現在LingoSat正進行最後安全評估，預計今年夏天發射，將觀察至少6個月，了解在太空中的運作表現。村田說，雖然木塊樣本在太空實驗中，經歷過零下150oc到150oc，強度都未減損，「但是，衛星要環繞地球，90分鐘內就會經歷這樣的劇烈溫差，我們要了解它是否能承受溫度一再急遽變化」，此外也要觀察太空輻射、磁場對LingoSat運作的影響，以及木材外殼對衛星內部晶片的保護力。

人類自1950年代起就在地球軌道上部署人造衛星，這10年來，因商業火箭發射普及，太空中的人造衛星數量劇增，到2021年為止，已有超過1400具。報廢衛星也帶來太空垃圾與汙染問題。美國國家海洋暨大氣總署（NOAA）指出，地球大氣層平流層中的懸浮微粒，10%是來自太空船的金屬顆粒，包括人造衛星，這些金屬粒子的長期影響尚不明，但是科學家擔心，可能會破壞地球脆弱的臭氧層。

除了京都大學，一家芬蘭新創公司也在開發木製衛星，阿拉伯聯合大公國航太工程師薩瑪德（Yarjan Abdul Samad）則研究以石墨烯結合低密度木材，製作太空設備。

村田希望，LingoSat的研究可展現採用對環境低衝擊材料，製造太空設備的可能性，「我認為，木材可望用於太空發展，尤其是當作內裝材料、用於輻射防護、小型衛星以及載人太空載具」。

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