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創新

2024 年 6 月 6 日

 

太空堵塞:隨著軌道碎片威脅的增加,減少太空垃圾的努力也在增加

LignoSat 是世界上第一顆木質衛星,其設計目的是在重新進入大氣層後燃燒成可生物降解的灰燼。

低地球軌道是距離地球表面 1,200 英哩範圍內的太空區域,也是軌道碎片最集中的區域。(圖片來源:NASA Orbital Debris Program Office)

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太空中的交通警察?

進入低地球軌道的商業飛行正在起飛,每年都有更多衛星被發射升空(到 2023 年,僅美國就將發射 2,166 顆衛星),新的太空能力也在不斷湧現,例如在軌機器人製造。問題不一定是太空船的體積,而是它們留下的爛攤子。

太空碎片基本上是軌道上的殺手。根據 國家地理最近的 一篇 報導 ,有數以千計的失效太空船和火箭機體,以及數以百萬計的太空垃圾,以每小時上千英哩的速度繞著地球運轉。它曾損壞衛星、威脅太空漫步,甚至在地球上造成災難 - 三月時,一個裝滿廢鎳氫電池的托盤砸穿佛羅里達州一戶人家的屋頂,這些廢鎳氫電池是國際太空站在 2021 年丟棄的。

 

從這「木頭」中

隨著太空產業的不斷擴展,平流層上空的垃圾也越來越多,為了減緩垃圾的增加,京都大學與住友森林於上週宣佈 完成 全球首顆木質人造衛星 LignoSat 。

LignoSat 將於 9 月從佛羅里達州甘迺迪太空中心發射至國際太空站,並於 1 個月後從太空站的日本實驗模組「希望」進一步部署。

 

在專案開始時,研究人員首先將木蘭、櫻桃和樺木等木質樣品送往太空進行測試,最後選擇了來自 Sumimoto Forestry 公司森林的木蘭,以其穩定性和輕盈度成為優勝候選。

LignoSat 是一個咖啡杯大小的盒子,在鋁質框架上有不到半英吋厚的木板。這個立方體是使用日本傳統的Sashimono 技術組裝而成,這種技術是利用複雜的木頭接縫,在沒有釘子的情況下組裝木制物品。這種方法可確保各部分完美地配合在一起,而且在電台使用時,這種結構不會影響無線電傳輸或機械設備。

"京都大學的研究員 Koji Murata向 CNN 表示:「在地球上使用木材時,會有燃燒、腐爛和變形的問題,但在太空中就沒有這些問題。 「太空中沒有氧氣,所以不會燃燒」 「也沒有生物生活其中,所以不會腐爛」

當 LignoSat 的機械壽命結束時,它會下降到大氣中燃燒,只留下可生物降解的灰燼。傳統的金屬衛星在再入太空時會造成空氣污染的風險。這對於尋找同時考慮所用材料的性能和環境影響的創造性解決方案來說,可能是一個重大突破。

在為期六年的任務中,衛星將報告木材的膨脹、收縮以及耐熱性。它的設計也將測試木材是否可在太空中用於結構用途。這些資料稍後將由京都大學的通訊站用於第二顆衛星 LignoSat-2 的開發。

"擴大木材作為可持續資源的潛力意義重大,」京都大學教授兼太空人土井隆夫(Takao Doi)告訴《日本時報》。「我們的目標是未來在太空中,例如月球和火星上,使用木材建造人類棲息地」。

 

太空永續性

與此同時,太空機構正努力防止更多碎片的產生,並尋找創新的方法來清理已在軌道上的數千噸太空垃圾。

上個月,十幾個國家簽署了歐洲太空總署的「零碎片憲章」(Zero Debris Charter),這是一項不具約束力的協議,旨在限制軌道碎片的產生。今年 4 月,NASA 發表了「太空永續性策略」的第一部分,其中包括計畫找出突破性的方法,以感應和預測在太空碎片周圍運作的風險,並找出符合成本效益的方法,以減少新碎片的產生。

"美國太空總署副署長 Pam Melroy 在一份聲明中表示:「太空很忙碌,而且只會越來越忙碌。「如果我們想要確保太空的關鍵部分得以保存,讓我們的子孫能夠繼續利用它們造福人類,現在就是行動的時候」。