Was ein vorgeschlagener Holzsatellit erreichen könnte (und nicht konnte).
Ein seltsamer Satellitenvorschlag, der Ende 2020 von einem japanischen Unternehmen gemacht wurde, ließ viele Weltraumexperten bis 2021 am Kopf kratzen.
Der Vorschlag kam von der Kyoto University in Zusammenarbeit mit Sumitomo Forestry in Japan, obwohl die meisten Informationen über das Projekt von einem BBC-Post zitiert den Astronauten der Japanese Aerospace Exploration Agency (JAXA) und Professor Takao Doi von der Universität Kyoto, der an Bord des US-Space Shuttles auf den Missionen STS-87 und STS-123 zur Internationalen Raumstation flog. STS-123 geliefert und installiert Kib von JAXA? Modul 2008.
Die Idee ist die Gestaltung eines Holzsatelliten, als Alternative zu herkömmlichen Baumaterialien. Obwohl diese kuriose Idee im modernen Weltraumzeitalter wie ein Rückschritt zu sein scheint, hat Holz als leichtes, aber langlebiges Baumaterial tatsächlich viele bevorzugte Eigenschaften. Die Idee eines „WoodSat“ als Antwort auf das wachsende Problem von Weltraummüll im niedrigen Erdorbit hat jedoch unter Beschuss geraten wie die Geschichte in der letzten Woche ihre Runde machte.
Was ein Holzsatellit ansprechen würde (und nicht würde)
Sicherlich würde ein Holzsatellit das Problem des Weltraumschrotts in der Erdumlaufbahn nicht lösen … oder zumindest nicht so, wie Sie denken oder wie viele Nachrichtenagenturen derzeit neu berichten. Das US-amerikanische Combined Space Operations Center Space-Track katalogisiert derzeit über 47.000 Objekte in einer niedrigen Erdumlaufbahn, von aktiven Satelliten über ausrangierte Raketenbooster bis hin zu winzigen Trümmersplittern mit einer Größe von bis zu einem Zentimeter. Es wird geschätzt, dass Millionen kleinerer künstlicher Mikrometeoroiden in LEO existieren, und diese Objekte „sandstrahlen“ regelmäßig Satelliten und Raumfahrzeuge, einschließlich der Internationalen Raumstation. EIN Studie 2020 schlägt vor dass wir noch weniger über die künstliche Trümmerpopulation im hohen Erdorbit wissen.
Das Problem ist, dass der ganze Müll in LEO immer noch mit etwa 7,8 Kilometern pro Sekunde dahinsaust, sei es Metall, Kunststoff oder Holz … und diese Geschwindigkeit wird immer noch ziemlich durchschlagen, unabhängig davon, woraus das rasende Partikel besteht.
Ein Mikrometeoroid-Trümmerschlag auf ein Kuppelfenster an Bord der ISS. Kredit: NASA
Wie wäre es mit der Bekämpfung des Wiedereintritts von Satelliten und der atmosphärischen Kontamination? Die Idee eines Holzsatelliten, der beim Wiedereintritt einfach zerfallen würde, scheint zunächst eine gute Idee zu sein… schließlich enthalten Satelliten viele exotische Verbindungen und Seltenerdmetalle, oder? Nun, leider wird die Herstellung des Rahmens aus Holz (ein schlechter elektronischer Leiter und im Wesentlichen eine Kohlenstoffverbindung) die Dinge nicht wirklich ändern, da die Elektronik im Inneren immer noch aus leitfähigen Verbindungen bestehen muss. Außerdem sind viele der problematischen Verbindungen, die zur Erde zurückkehren, giftig (denken Sie an Hydrazin-Brennstoff an Bord der gescheiterten Phobos-Grunt-Mission in den Jahren 2011-2012) und sehr selten radioaktive und Kernkraftwerke. Radioaktive Wiedereintritte sind heutzutage eine Seltenheit, sind aber in der Vergangenheit aufgetreten, wie zum Beispiel die Mondlandefähre, die zum Rettungsboot wurdeWassermannauf Apollo 13 und der Wiedereintritt von Kosmos 954 über der kanadischen Arktis im Jahr 1978.
Im durchschnittlichen Jahr kommt es zu Hunderten von Wiedereintritten, aber selbst wenn sie es wärenalleaus Holz, das ist immer noch ein Rinnsal im Vergleich zu den 15.000 Tonnen natürlichen kosmogenen Materialien, die jedes Jahr auf die Erde treffen.
Gibt es einen praktischen Nutzen für „WoodSat?“ Hier ist ein mögliches Plus für einen Holzsatelliten: Holz ist für Funkwellen weitgehend transparent, sodass Sie die meisten Ihrer Kommunikations- und Forschungsantennen im Inneren behalten können: keine sperrigen Instrumente mehr nach Erreichen der Umlaufbahn. Tatsächlich hat ein „fehlgeschlagener Einsatz“, sobald die Umlaufbahn erreicht ist, viele Satelliten zum Scheitern verurteilt … und dies wäre mit WoodSat kein Problem.
Das meiste Holz enthält auch eine variable Menge an Feuchtigkeit, die schnell in das Vakuum des Weltraums verdunstet und poröse Lücken hinterlässt. Das gewählte Holz müsste zudem eine geringe Wärmeausdehnung aufweisen, da es hohen Temperaturschwankungen ausgesetzt wäre. Bisher wird die genaue Zusammensetzung des Holzes, das Sumitomo Forestry für einen solchen Satelliten verwenden würde, vom Unternehmen als proprietär angegeben, obwohl Takao Doi zitiert eine durchgeführte Studie? auf dem exponierten Teil des Kib? Labor an Bord der Internationalen Raumstation ISS zur Untersuchung der Elastizität verschiedener Holzarten im Weltraum.
Eine Hälfte eines Ranger-Impaktorbegrenzers aus Balsaholz. Kredit: NASA
Gab es jemals einen Satellit mit überwiegend Holz Vor? Ja: Die frühen NASA-Ranger-Missionen zum Mond in den 1960er Jahren enthielten tatsächlich eine 'Impactor-Limiter' -Kugel aus Balsaholz, die einen Absturz auf der Mondoberfläche überleben sollte. Leider sind die meisten dieser frühen Ranger entweder kurz nach dem Start gescheitert oder haben den Mond ganz verfehlt… Ein hölzerner Impaktor an Bord von Ranger 4 ist möglicherweise unversehrt in der Nähe des Ioffe-Kraters auf der Mondrückseite liegengeblieben, aber wenn er es tat, rief er nie nach Hause.
Immer noch auf der Mondoberfläche? Die Raumsonde Ranger 4 auf der Erde kurz vor der Kapselung, mit dem Balsaholz-Impaktor-Begrenzer sichtbar (die Kugel direkt unter dem Nasenkonus). Bildnachweis: NASA
Eine weitere interessante Idee ist, einen Wiedereintritts-Hitzeschild aus Holz zu konstruieren. China hat diese Funktion tatsächlich mit holzimprägnierten Hitzeschilden aus weißer Eiche eingebaut Fanhui Shei Weixing Aufklärungssatelliten, in einem Design, das angeblich recht gut funktionierte.
Wann könnte ‘WoodSat ins All? Nun, Takao Doi und sein Team überlegen derzeit, in den kommenden Jahren ein erstes Design auf den Markt zu bringen, mit einer Markteinführung vielleicht bis 2023. Das Design, das wir in dem von Sumitomo Forestry veröffentlichten Modell sehen, sieht aus, als würde es auf einem Standard-6U-Cubesat basieren.
„Woodsat“ bleibt vorerst eine interessante Möglichkeit, obwohl eine praktikablere Lösung für das Problem des Weltraumschrotts darin besteht, Entsorgungsfunktionen wie Schleppsegel als Standardausrüstung zu integrieren, die es Satelliten ermöglichen, kurz nach Ablauf ihrer Nutzungsdauer im Orbit wieder einzutreten.
Leitbildnachweis: Ein hölzernes Satellitenmodell. Sumitomo-Forstwirtschaft.
