木材で作られた持続可能な人工衛星は宇宙ゴミの解決策となる可能性がある

Apr 22, 2023

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これは冗談ではありません。

2016 年のドキュメンタリー『ファイト・フォー・スペース』（現在ピーコックでストリーミング中）では、ビル・ナイ、ミチオ・カク、アポロ宇宙飛行士ジム・ラベルを含む専門家パネルが継続的な宇宙探査の課題について議論しています。 その中には、地球の周囲の空間を曇らせる宇宙ゴミの脅威も増大しています。 NASA は数万個の宇宙ゴミを追跡していますが、それは彼らが見るのに十分な大きさのものだけです。 現在、村田耕二博士率いる京都大学の研究者らは、より持続可能な宇宙船のテストベッドとして、衛星全体を木材で構築することを計画している。

歴史的に、私たちは衛星や宇宙船を製造するために、より堅牢な材料、主に金属に依存してきました。 その決定には明白な論理があり、宇宙は過酷であり、その任務に耐えられる素材が必要でした。 木製の船を建造して宇宙に打ち上げるという考えは、ほとんど笑いものに感じられますが、木材のもろさこそがそれを優れた素材にしているのです。

私たちが宇宙ゴミの問題を抱えているのは、使い終わっても壊れない機械を大量に作ったからに他なりません。 それらは上空で回転し、互いに衝突し、ますます密集する高速弾丸の雲に砕け散る。 もう少し分解しやすい素材を選ぶことが、より意味を持ち始めています。

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木材は持続可能で再生可能な材料であり、大気圏に再突入すると、有害または危険な副産物を生成することなく、より簡単に燃え尽きます。 唯一の問題は、宇宙で十分に長く使用できるほど頑丈な種類の木材があるかどうかです。

「地球低軌道での木材の分解は、地球の陸地、土壌、海洋水のプラスチック問題と同様に、最終的には宇宙ゴミの削減に役立つ可能性があります。たとえ木材が大気圏に突入した後に燃え尽きないとしても、紫外線、宇宙放射線、原子状酸素により長期にわたって劣化し、ガス化する可能性がある」と村田氏はSYFY WIREに語った。

村田氏のチームは研究室でさまざまな種類の木材を幅広い条件にさらし、宇宙で経験することをシミュレートすることから始めた。 彼らは木材を真空に置き、摂氏マイナス150度から摂氏150度（華氏マイナス238度から華氏302度）の温度を当てました。 彼らの木材サンプルは、ほとんど劣化することなく懲罰に耐えました。 良い最初のスタートでした。 残された唯一の場所は宇宙だった。

研究チームは厳選した木材サンプルを国際宇宙ステーションに送り、真空の屋外に10か月間放置した。 その間、サンプルは劇的な温度変動、宇宙線や太陽放射への曝露、地球上層大気との相互作用を経験しました。

「原子状酸素が地球低軌道の大気の大部分を占めており、反応性が高いことを考慮すると、原子状酸素が有機物である露出した木材の表面に影響を及ぼし、ガス化して消滅するのではないかと村田氏は予想した。」言った。

サンプルは宇宙飛行士若田光一氏によって宇宙から回収され、地球へ帰還するために商業補給サービスミッションであるSpaceX CRS-26内に設置された。 地上に戻った研究者らは、サンプルに分解や表面損傷がないことを確認した。

木材が地球低軌道の条件に耐えられることがわかった今、科学者たちは木製人工衛星の実験を進めている。 LignoSatと呼ばれるこの宇宙船は、NASAと日本の宇宙機関JAXAとの共同ミッションの一環として、2024年に打ち上げられる予定だ。 各木材の性能に大きな違いはありませんでしたが、チームは加工性、安定性、強度を理由にマグノリアを材料として採用しました。

「木材は電磁波を透過するため、内蔵センサーを使った地磁気の観測や姿勢制御、内蔵アンテナを使った電波通信などのミッションが考えられる」と村田氏は語った。

人類の最初の船は木製で、海を渡るのに役立ちました。 私たちが宇宙の海に乗り出すときに木材が登場するのは当然のことです。

「Fight for Space」はピーコックでストリーミング中です!