研究人員上個月公佈了世界首顆木製衛星，稱其為在太空外層空間更多地使用木材開闢了道路。他們表示，與傳統衛星中使用的金屬相比，這種材料將更具可持續性，且汙染更少。
日本京都大學和總部位於東京的住友林業公司的研究人員在五月下旬展示了這顆名為 LignoSat 的衛星。這個大約 10 釐米長的立方體由木蘭木板製成，並帶有鋁製框架、太陽能電池板、電路板和感測器。這些木板採用了日本的木材榫接方法，不依賴膠水或金屬配件。
木材似乎與太空使用相悖，因為它具有可燃性——但這一特性可能正是人們所期望的。為了遏制日益嚴重的太空垃圾問題，這種垃圾正在威脅航天器和空間站，火箭級和衛星被有意地墜入地球大氣層以燒燬。但燃燒過程中，它們會釋放鋁和其他金屬的顆粒。計劃發射的航天器數量還要多得多，科學家們已經警告說，這種汙染對環境的影響尚不清楚。
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京都大學的宇航員兼工程師土井隆雄是研究團隊的成員，他說，當 LignoSat 在執行六個月到一年後墜回地球時，木蘭木將完全焚化，只會釋放水蒸氣和二氧化碳。他指出了木材的其他優點：它在惡劣的太空環境中具有韌性，並且不會阻擋無線電波，使其適合用於包裹天線。
太空船使用木製部件早有先例。美國宇航局的“徘徊者 3 號”月球探測器於 1962 年發射，它有一個輕木外殼，旨在保護其在月球表面著陸時的艙體（但該探測器發生故障，錯過了月球並開始繞太陽執行）。
木材先驅
LignoSat 的設計、製造、發射和執行成本約為 19.1 萬美元。船上的感測器將評估木材的應變、溫度、地磁力和宇宙輻射，以及接收和傳輸無線電訊號。該衛星已移交給日本宇宙航空研究開發機構 (JAXA)，並將於 9 月轉移到國際空間站，然後在 11 月發射進入軌道。
京都大學宇航員兼特聘教授土井隆雄手持世界首顆木製衛星 LignoSat。
JiJi Press/法新社 via Getty Images
該專案的進展一直緩慢，該專案始於 2020 年，當時人們猜測木材在太空領域具有更廣泛的潛力，可以實現更好的可持續性。
京都大學農學院生物材料設計實驗室的團隊成員村田幸治說：“在最初的對話中，土井博士提議我們在月球上建造木製房屋。”“我們還討論了在火星上用木材建造穹頂以種植木材森林的可能性。”
像所有先驅一樣，火星和月球殖民者將不得不利用當地材料——火星上的風化層（表面上的岩石物質）、二氧化矽和其他礦物質。但木材可以在建造臨時或永久性住所方面發揮作用。村田指出，JAXA 和工業合作伙伴計劃開發部分由木材製成的住所，這些住所可用於南極洲或月球。
澳大利亞墨爾本斯威本科技大學專門研究工程材料的 Nisa Salim（未參與該專案）說：“木材的天然輻射遮蔽特性可以有效地用於設計太空艙壁或外殼，以提供保護。”“木材是一種有效的絕緣體，能夠調節溫度並最大限度地減少熱傳遞，從而保持舒適的室內環境。木材易於加工、可再生且可生物降解，符合太空探索的可持續發展目標。”
Salim 指出，木材的結構完整性、安全性和壽命需要在太空中得到證實。
加州大學戴維斯分校的材料工程師 Scott J McCormack（未參與該專案）說，木材由纖維素和木質素（一種有機聚合物）組成。這使其成為天然存在的複合材料類別成員。複合材料通常用於航空航天工業，因此他對它們在衛星中的應用探索並不感到驚訝。
McCormack 說：“複合材料非常適合航空航天工業——以及衛星——因為它們具有高強度重量比。”但他對木材作為月球或火星上的結構材料的前景表示懷疑。“首先想到的擔憂是銀河宇宙射線 [GCR] 以及它可能如何隨著時間的推移降低木材的機械效能。由於我們的大氣層，GCR 對我們在地球上來說不是什麼大問題。”
但村田表示，該團隊已經研究了美國宇航局的“好奇號”探測器在火星上測量的 GCR 和太陽高能粒子（從太陽釋放的高能粒子）的測量結果，以及伽馬射線對地球上木材的影響。他認為火星上的木材可能會持續數千年。“火星上的輻射對包括人類在內的生物體來說是一個大問題，”他說。“我認為這對木材來說不會是一個大問題。”