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06-17
近日，日本住友林业公司正与京都大学合作，共同开发新型卫星“LignoSat”，计划于2020年发射。
其最大特点是采用木质材料建造卫星外壳。
卫星。
▲ 木质卫星概念图。
图片来自：住友林业 目前，大多数卫星外壳均采用铝合金、钛合金或碳纤维等复合材料制成，以确保内部部件能够在极端环境下正常运行。
然而，一旦卫星完成任务或超过使用寿命，它很可能被直接废弃，成为漂浮在近地轨道上的“太空垃圾”。
如果卫星是木头做的，会有什么不同？参与该项目的前日本宇航员、京都大学教授弗拉基米尔·教授土井隆雄在接受英国广播公司采访时表示，当卫星脱离轨道返回大气层燃烧时，它们会分散成许多微小的氧化铝颗粒。
随着时间的推移，这些粒子将会影响地球。
的环境.木质卫星则不存在这种污染危害，而且与各类金属相比，木质材料更容易被大气燃烧，不会产生对地面构成威胁的大碎片。
此外，《日经亚洲》还提到了“木卫星”的好处之一，就是有利于通讯。
因为木材本身不会像金属那样阻挡信号，而是可以直接让电磁波通过。
这样卫星的天线就可以放在里面了。
另外，木材本身更轻，卫星可以设计得更小、更紧凑。
更紧凑。
据住友林业公司官方声明，该项目目前正处于研究阶段，随后将进入卫星设计部分。
其中，住友林业会主要负责木质材料在太空中的应用，同时也开发耐高温木质材料。
▲土井隆雄的研究报告：在真空环境下，不同木材的力学性能会随着时间的推移而发生变化。
同时，住友林业的合作伙伴京都大学将主导测试过程，以验证木材是否能够承受极端场景下的各种测试。
例如，真空环境下木材力学性能的研究，低重力低压下树木的生长等。
对了，我想提一下日本的住友林业公司。
它不是一家普通的建材开发商，而是一家有百年历史的日本工厂。
2011年成立了专门的研究所，专注于木质材料，研究其在各个领域应用的可行性。
▲ 住友林业计划建造70层木结构摩天大楼。
除了用木材建造卫星的想法之外，我们之前还报道过住友林业计划建造一座70米高、70层的“木质摩天大楼”。
《摩天大楼》可以说是又一个大胆的想法。
如果该卫星项目顺利完成，其成果也将有助于住友林业的楼宇建设项目。
让木材坚硬如金属 木材是人类最早接触的材料之一，也是我们能从自然界获得的少数可不断再生的资源之一。
通过进一步挖掘其价值和潜力，其好处将远远超出建筑和家具等传统类别。
2016年，马里兰大学的研究人员发表了一项研究，成功地将天然木材块转化为基本上与金属一样坚硬的高性能结构材料。
▲ 硬度可与传统金属材料媲美的超级木材。
图片来自：nzgeo 据《自然》杂志当时报道，研究人员首先将木材倒入浓过氧化氢液体中煮沸，去除木质材料中的部分木质素和纤维素，然后将其置于超高温下机械热压使木材致密化，使其密度是原来密度的三倍，但硬度却增加了十倍之多。
▲ 未处理木材和致密木材的比较。
经过测试，经过处理的“超级木材”具有与大多数结构金属和合金相同的强度。
研究小组还尝试使用高速钢柱来射击木头。
未经处理的木材完全被渗透；超级木材有效减慢了火速；至于多层叠加的超级木，更是进一步卡住了柱子。
内部的。
这也证明，通过改进结构成分，我们确实可以赋予木材更丰富的性能，甚至开发出新的性能。
超级木材的另一个优点是成本。
据科研人员介绍，与相同厚度的凯夫拉纤维片相比，超级木材的防护能力会稍弱一些，但成本仅为凯夫拉的5%左右。
如果用于建筑、交通等领域，成本无疑会明显偏高。
减少。
新的木制卫星也是如此。
用新型木材代替航空材料外壳还可以大大降低制造成本、重量和尺寸。
但对于要发射到外太空的卫星来说，仅仅硬度达到了标准，可能达不到它的要求。
我们最常讲的就是耐高低温、耐腐蚀、更长的使用寿命等，这些还是需要通过实际测试来验证。
现在太空碎片有多严重？随着越来越多的卫星被发射到近地轨道，空间碎片已成为一个日益严重的问题。
有人比喻说，世界上最大的垃圾场不在地球上，而是在近地轨道上。
这也与卫星发射过程有关。
火箭从发射中心发射升空，然后逐级升压。
燃料耗尽的第一和第二助推器将与火箭主体分离并落回地球表面。
其中一些会在稠密的大气中直接燃烧。
然而，相当数量的火箭碎片，或者说整流罩，留在了外太空，无法处理，就成了我们所说的“太空垃圾”。
那么，日本此次设想的木制卫星能否缓解“太空垃圾”问题呢？一些太空爱好者仍然持否定态度。
在他们看来，木质卫星的优点是成本低、易于燃烧、不会留下有害元素。
不过，后两个优点只有在脱轨后进入大气层时才能实现。
但如果卫星本身不能主动脱轨，木制卫星仍然会成为太空垃圾的一部分。
试想一下，一块像航空材料一样坚硬的木头以轨道速度飞行。
它的冲击力其实和铝合金没有什么区别。
这和飞机撞鸟是一样的。
如何主动和被动使卫星脱离轨道，节省轨道外资源，仍然是处理空间碎片的主要方法。
SpaceX开发的火箭回收技术也被用来避免产生更多的太空碎片。
去年，中国嫦娥五号进行了“受控离轨着陆”过程，让上升器返回月球样本坠毁在月球表面，防止其占据轨道并成为空间碎片，影响后续人类探月计划。
。
而那些已经无法移动的残骸，只能通过外力来解决。
2009年，欧洲航天局牵头的RemoveDEBRIS项目试图利用“太空渔网”捕获轨道上的碎片，并将其脱离轨道进入大气层。
2006年，日本“敦贺”垃圾收集机也曾尝试用金属链条吸附碎片，使其减速并脱轨。
总体来说，目前清理空间碎片的解决方案有很多，但取得明显效果的并不多。
毕竟，即使拥有正确的技术，此类项目也常常面临另一个障碍：成本。
现阶段，大多数太空项目仍然更愿意花钱进行科学研究和探索，而不是处理垃圾。
它是国家实力的象征，也是商业创业的新机遇。
据统计，截至目前，近地轨道上有超过1亿块太空垃圾，其中大部分只有厘米宽，根本无法追踪。
但即使碎片只有1厘米长，当其轨道速度达到每小时数万公里时，依然会给航天飞机或运行中的卫星带来可怕的破坏力。
因此，现在许多航空航天器都设计了抗冲击防护罩来保护设备本身。
未来，木质卫星想要成功运行，屏蔽设计问题也必须考虑。
另一方面，越来越多的卫星将从地球表面发射。
麻省理工学院的一份报告显示，预计到2020年，每年从地球发射到太空的卫星数量将达到1万颗，而2018年，新发射的卫星数量仅为3万颗左右。
2000年，天体物理学家唐纳德·凯斯勒提出了一个假设。
他认为，如果近地轨道上的飞行物体过多，一次撞击最终会引发一系列撞击，无数碎片将在地球周围形成“垃圾带”，使人类无法发射航天器前往地球。
空间。
今天，这一假设也被称为“凯斯勒效应”。
如果不想让太空垃圾成为地球的“牢笼”，人类迟早要面对这些问题。
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