出? 品：科普中國
作? 者：蘭順正
策? 劃：宋雅娟 涂子怡
監? 制：光明網科普事業部
木殼衛星上太空，究竟靠不靠譜？在2021年12月31日據日本共同社報道，日本京都大學(Kyoto University)和住友林業公司(Sumitomo Forestry)表示，兩者正在推進計劃，爭取2023年發射全球首顆木制人造衛星。
鋁殼衛星危害多
近年來，越來越多的衛星被用于導航、預報以及互聯網等服務。據麻省理工學院的數據顯示，預計到2025年每年約有1100顆衛星發射。但是衛星在給人類帶來便利的同時，各種問題也隨之而來，如按照世界經濟論壇的研究，目前有近 6000顆衛星繞地球運行，可其中約60%已經失去功能，在未來幾年中可能還會有成千上萬顆報廢衛星繼續飄在軌道上。
太空垃圾早已成為大問題
現在大多數衛星材料主要使用鋁、凱夫拉和鋁合金，這些材料都可以幫助衛星在真空中承受極端溫度和不斷的輻射轟擊。但是在衛星報廢后，這層“金剛不壞之身”也使失靈衛星長期滯留在在軌道上，從而導致繞地球運行的太空垃圾數量不斷增加。這些太空垃圾的移動速度非常快，因此可能會對其他衛星和載人航天任務構成了重大威脅。
同時，即使報廢衛星最終重返大氣層，衛星中使用的鋁也會在返回地球時碎裂，產生數百或數千個微小的氧化鋁顆粒，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境問題。
木殼衛星潛力大
而如果衛星采用木質外殼的話，乍一聽似乎不靠譜，但木材可以很結實，有彈性，也可以很輕。研究表明，木材可以承受太空中的極端溫度（-150-150℃），并且不會受到近真空條件的明顯影響。木質衛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，也不會有碎片落在地面上造成危險，對環境的負擔較小。同時由于木材不會屏蔽電磁波，因此可把天線放在內部，具有材料費便宜、容易加工的優點，可以有效降低衛星的制作與發射成本。
木殼衛星既廉價又環保
在2020年12月30日本住友林業公司與京都大學宣布合作開發一個項目，以測試將木材用作人造衛星組成部分的設想。當時的報道稱，該項目將始于在極端環境下測試不同類型木材的實驗。在2021年4月，住友林業表示該公司已經開始研究樹木生長情況和木質材料在太空中的應用，并將致力于開發耐高溫的木質材料。同時，京都大學負責研究不同類型的木材，并在地球上各種極端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的研究。在2021年6月歐空局宣布它將為第一顆木制衛星(WISA Woodsat)送入軌道提供支持。資料顯示，WISA Woodsat是一個10x10x10厘米的CubeSat納米衛星，由標準化的盒子建成。這顆衛星的服務面板是由膠合板制成，而衛星上唯一的非木質外部部件，則是用于部署到太空的角形鋁軌和一個金屬自拍桿。該衛星的制造商稱，衛星所使用的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的氧化鋁層，以盡量減少木材在太空中產生的不必要的蒸汽。此外在衛星所使用的傳感器中，還包含一個用于監測在軌道上發射后幾小時和幾天內星載空腔局部壓力的壓力傳感器。
根據此次的報道，住友林業公司與京都大學計劃制造的是邊長約10厘米的立方體小型衛星，其采用以木材與太陽能電池覆蓋外側的結構，內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的實驗。實驗中，研究團隊將把硬度各異的厚樸木蘭、山櫻、岳樺的木板安裝在國際空間站（ISS）外的實驗裝置上，在太空中暴露約9個月，調查極限環境下的木材劣化狀況。另外，研究團隊還計劃向日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）推介該木制人造衛星。
軍事小詞典
太空垃圾危害：試驗表明，直徑3.6毫米的鋁彈丸在6.22千米/秒左右的速度下就能擊穿50毫米厚的鋁蜂窩板，而且空間碎片撞擊衛星的平均速度可達10千米/秒，所以毫米級碎片不但對星外設備構成重大威肺，還對星內設備造成威脅，特別是一些對撞擊敏感的電子設備儲能設備等。
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