Les satellites en bois deviendront-ils des «sauveurs» de débris spatiaux?

Récemment, la société japonaise Sumitomo Forestry coopère avec l'Université de Kyoto pour développer conjointement un nouveau type de satellite « LignoSat », et prévoit de le lancer en 2023.

Sa plus grande caractéristique est qu'il utilise des matériaux en bois pour créer la coque du satellite.

À l'heure actuelle, la plupart des coques de satellites sont constituées de matériaux composites tels que l'alliage d'aluminium, l'alliage de titane ou la fibre de carbone pour garantir que les composants internes peuvent fonctionner normalement dans des environnements extrêmes.

Mais une fois qu'un satellite a terminé sa mission ou dépassé sa durée de vie utile, il est susceptible d'être abandonné directement et de devenir un «débris spatial» flottant en orbite terrestre basse.

Quelle est la différence entre un satellite en bois?

L'ancien astronaute japonais impliqué dans le projet et le professeur Takao Doi de l'Université de Kyoto ont déclaré dans une interview à la BBC que lorsque le satellite sera désorbité et renvoyé dans l'atmosphère et brûlé, il se dispersera en de nombreuses minuscules particules d'alumine. Affectent l’environnement terrestre.

Les satellites en bois ne présentent pas ce danger caché de pollution, et comparés à divers métaux, les matériaux en bois peuvent être brûlés par l'atmosphère plus facilement, sans gros morceaux de débris, ce qui constitue une menace pour le sol.

En outre, Nikkei Asia a également évoqué un avantage des "satellites en bois", qui sont propices aux communications. Parce que le bois lui-même ne bloque pas le signal comme le métal, il peut laisser passer directement les ondes électromagnétiques. De cette façon, l'antenne satellite peut être placée à l'intérieur, et le bois lui-même est également plus léger, et le satellite peut être conçu de manière plus compacte. Plus compact.

Selon le communiqué officiel de Sumitomo Forestry Company, le projet est maintenant en phase de recherche et ne passera à la partie conception du satellite que plus tard. Parmi eux, l'Association forestière de Sumitomo est principalement responsable de l'application des matériaux en bois dans l'espace, et en même temps développe des matériaux en bois qui résistent aux températures élevées.

Dans le même temps, l'Université de Kyoto, partenaire de Sumitomo Forestry, dirigera la session d'essais pour vérifier si le bois peut résister aux essais dans divers scénarios extrêmes. Par exemple, dans un environnement sous vide, les propriétés mécaniques du bois et la croissance des arbres sous faible gravité et basse pression.

Incidemment, voici une société forestière japonaise Sumitomo. Ce n'est pas un développeur de matériaux de construction ordinaire, mais une usine centenaire au Japon. Il a créé un institut de recherche spécial en 1991, avec les matériaux en bois comme noyau, pour étudier la faisabilité de son application dans divers domaines.

En plus de penser à utiliser du bois pour construire des satellites, nous avons également signalé plus tôt que Sumitomo Forestry prévoyait de construire un « gratte-ciel en bois » de 350 mètres de haut et 70 étages d'ici 2041, ce qui peut être considéré comme une autre idée audacieuse.

Si le plan satellite est mené à bonne fin, les résultats aideront également les projets de construction de Sumitomo Forestry.

Rendre le bois aussi dur que le métal

Le bois est l'un des premiers matériaux avec lesquels les humains entrent en contact, et c'est aussi l'une des rares ressources que nous pouvons obtenir de la nature et qui peuvent être régénérées en permanence. Exploiter davantage sa valeur et son potentiel bénéficiera bien plus que des catégories traditionnelles telles que l'architecture et le mobilier.

En 2018, des chercheurs de l'Université du Maryland ont publié une étude qui a réussi à transformer du bois naturel massif en un matériau de structure haute performance, fondamentalement aussi dur que le métal.

Selon un rapport publié à l'époque dans le magazine "Nature", les chercheurs ont d'abord versé du bois dans du peroxyde d'hydrogène concentré liquide, puis l'ont fait bouillir pour éliminer une partie de la lignine et de la cellulose du bois, puis ont effectué un pressage mécanique à ultra-haute température. , Le bois est densifié , sa densité a atteint 3 fois celle d'origine, mais la dureté a augmenté de 10 fois.

Après essai, le «super bois» traité a la résistance équivalente à la plupart des métaux et alliages de structure. L'équipe de recherche a également essayé de tirer sur le bois avec une colonne en acier rapide, dans laquelle le bois non traité était complètement pénétré; le super bois a effectivement ralenti la cadence de feu; quant au super bois à plusieurs couches, il a encore bloqué la colonne. interne.

Cela prouve également qu'en améliorant les éléments de structure, on peut en effet doter le bois de propriétés plus riches et même développer de nouvelles caractéristiques.

Un autre avantage du super bois est le coût. Selon des chercheurs scientifiques, par rapport aux panneaux de fibre de Kevlar de même épaisseur, la capacité de protection du super bois sera légèrement plus faible, mais le coût n'est que d'environ 5% du Kevlar.S'il est utilisé dans la construction, le transport et d'autres domaines, le coût sera sans aucun doute considérablement augmenté. réduire.

Il en va de même pour les nouveaux satellites en bois: remplacer la coque des matériaux aérospatiaux par de nouveaux types de bois peut également réduire considérablement les coûts de fabrication, réduire le poids et réduire le volume.

Mais pour que les satellites soient lancés dans l'espace extra-atmosphérique, la dureté est seulement à la hauteur de la norme et peut ne pas être en mesure de répondre à ses exigences. Ce que nous disons le plus souvent, c'est la résistance aux températures élevées et basses, la résistance à la corrosion et la durée de vie plus longue, qui nécessitent encore des tests réels pour être vérifiés.

Quelle est la gravité de la jonque spatiale maintenant

Alors que de plus en plus de satellites sont lancés en orbite terrestre basse, les débris spatiaux sont devenus un problème de plus en plus sérieux.

Certaines personnes aiment dire que la plus grande décharge d'ordures du monde n'est pas sur la terre, mais en orbite terrestre basse.

Ceci est également lié au processus de lancement du satellite. La fusée est lancée depuis le centre de lancement, puis boostée pas à pas. Les premier et deuxième boosters qui n'utilisent que du carburant se séparent du corps de la fusée et retombent à la surface de la terre, et certains sont directement brûlés dans l'atmosphère dense.

Cependant, une partie considérable de l'épave de la fusée, ou carénage, a été laissée dans l'espace extra-atmosphérique, incapable d'être éliminée, et est devenue ce que nous appelons des «débris spatiaux».

Alors, le satellite en bois envisagé par le Japon cette fois peut-il atténuer le problème des "débris spatiaux"? Certains amateurs d'espace ont encore une attitude négative.

Selon eux, les avantages des satellites en bois sont qu'ils sont peu coûteux, faciles à brûler et ne laissent pas d'éléments nocifs, mais ces deux derniers avantages ne peuvent se manifester que lorsqu'ils pénètrent dans l'atmosphère après la désorbitation.

Mais si le satellite lui-même ne peut pas se désorbiter activement, le satellite en bois fera toujours partie des débris spatiaux.

Imaginez un bois avec une dureté comparable à celle des matériaux aéronautiques, volant à vitesse orbitale, sa force d'impact n'est en fait pas différente de l'alliage d'aluminium, qui est le même qu'un avion frappant un oiseau.

Comment faire des satellites une désorbitation active et passive et économiser les ressources orbitales reste la principale méthode pour traiter les déchets spatiaux.Il existe également des technologies de récupération de fusées comme le développement de SpaceX pour éviter davantage de déchets spatiaux.

L'année dernière, le Chang'e 5 de Chine a procédé à un "atterrissage hors orbite contrôlé", qui a permis à l'ascendeur retourné sur la lune de s'écraser à la surface de la lune, l'empêchant d'occuper l'orbite et de devenir une jonque spatiale, affectant les programmes d'exploration lunaire humaine ultérieurs .

Et ces épaves qui ne peuvent plus bouger ne peuvent être résolues que par des forces extérieures. En 2018, un projet RemoveDEBRIS mené par l'Agence spatiale européenne a tenté d'utiliser des «filets de pêche spatiaux» pour capturer des débris en orbite et les faire sortir de l'orbite dans l'atmosphère.

En 2016, le ramasseur d'ordures japonais «Crane» a également essayé d'utiliser une chaîne métallique pour absorber les débris et les ralentir.

D'une manière générale, il existe de nombreux programmes de nettoyage des déchets spatiaux, mais peu d'entre eux ont obtenu des résultats significatifs.

Après tout, même avec la bonne technologie, de tels projets sont souvent confrontés à un autre problème, celui du coût. À ce stade, la plupart des projets spatiaux sont plus disposés à dépenser de l'argent pour la recherche scientifique et l'exploration que pour les déchets, ce qui représente un symbole de force nationale et une nouvelle opportunité pour les entreprises.

Selon les statistiques, à ce jour, il y a plus de 100 millions de débris de débris spatiaux en orbite terrestre basse, dont la plupart ne mesurent que quelques centimètres de large et ne peuvent pas être suivis du tout.

Mais même si les débris ne font que 1 cm de long, lorsque leur vitesse orbitale atteint des dizaines de milliers de kilomètres par heure, ils apporteront tout de même une puissance destructrice terrible à la navette spatiale ou au satellite en fonctionnement. Par conséquent, de nombreux véhicules aérospatiaux conçoivent désormais des boucliers résistants aux chocs pour protéger l'équipement lui-même.

À l'avenir, si les satellites en bois veulent fonctionner avec succès, la question de la conception du blindage doit également être considérée.

En revanche, de plus en plus de satellites seront lancés à la surface de la terre. Le rapport du MIT montre que l'on estime que d'ici 2025, il y aura 1.100 satellites envoyés de la Terre vers l'espace chaque année, et en 2018, le nombre de satellites nouvellement lancés ne sera que d'environ 360.

En 1978, l'astrophysicien Donald Kessler (Donald Kessler) a évoqué une hypothèse. Il pense que s'il y a trop d'objets volants en orbite terrestre basse, ils finiront par provoquer une série d'impacts dus à un impact, et d'innombrables débris formeront une «zone d'ordures» autour de la terre, rendant impossible pour les humains de lancer des engins spatiaux vers Dans l'espace.

De nos jours, cette hypothèse est également connue sous le nom d '«effet Kessler». Si nous ne voulons pas que les débris spatiaux deviennent une «cage» pour la Terre, tôt ou tard, les humains devront affronter ces problèmes carrément.

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