[新闻术语]日本今夏计划发射“Lignosat”

by Kim Jonghwa

Published 19 Feb.2024 17:00(KST)

重返地球大气层自燃销毁的木制卫星，有望减少太空垃圾
搭载于SpaceX和Cygnus发射，预计执行6个月任务

“LignoSat”是一颗由玉兰木制成的木质卫星。长、宽、高均约10厘米，重量约330克，体积相当于一个咖啡杯，是一颗超小型卫星。名称是由表示“树木”的拉丁语“Ligne”和表示“人造卫星”的“Stellite”组合而成。

LignoSat由美国国家航空航天局（NASA）和日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）为提高太空飞行的可持续性而联合研制。木材在太空中既不会燃烧也不会腐烂，但在重返地球大气层时会被焚烧成细小灰烬，项目正是利用这一点，以减少地球轨道上泛滥的太空垃圾为最终目标。

用木材制造的超小型卫星内部装载着各类设备，这是世界首颗木制卫星“Lignosat”。[照片=日本京都大学官网供图]

NASA和JAXA自2020年4月起，与日本京都大学研究团队、伐木企业住友林业以及掌握传统榫卯工法技术的日本家具工坊Kuroda工坊合作，以发射木质人造卫星为目标，启动了“宇宙木材项目（LignoStella Project）”。

为寻找尽可能稳定、抗裂性能强的木材，京都大学研究团队与住友林业一起，选取玉兰木、山樱木和绒毛桦木三种木材制作样本并开展测试。结果显示，玉兰木最不易开裂或破碎，在加工性和强度方面也最为优异。

目前人造卫星主要采用轻质且耐久性出色的铝合金等材料。为避免完成任务的卫星作为太空垃圾长期滞留太空，通常会让其坠入地球大气层。然而，铝在进入大气层时会与氧反应生成氧化铝，分解成微小颗粒，在大气层中滞留约40年；大量累积后会反射阳光，引发冷却等地球气候变化问题。

据悉，目前地球轨道上包括失效人造卫星、火箭本体或从火箭上分离的整流罩和助推器、破碎飞船残骸等在内的含太空垃圾的人造物总量已超过9300吨。这些太空垃圾在近地轨道以每秒7.4公里、在静止轨道以每秒3公里的速度运行，比子弹还快，对地球及正常运行的卫星构成巨大威胁。

LignoSat执行任务的想象图。 [照片=日本京都大学官网供图]

相较之下，木材由氢、碳、氧构成，即便进入大气层，最终也只会留下水蒸气和二氧化碳，更加环保。此外，木材能够让电磁波穿透，可以将天线收纳在卫星内部；在零下100℃到零上100℃之间，其物性几乎不发生变化，稳定性与隔热性能都非常高。由于太空环境中不存在水分、氧气和细菌，木材既不会燃烧也不会腐烂。

据英国《卫报》等主要外媒17日（当地时间）报道，日本科学家正对即将发射的LignoSat进行最后收尾工作。研究团队计划以迄今为止的研究成果为基础，于今年夏天发射全球首颗木质人造卫星LignoSat 1号。

NASA和JAXA自2022年3月起，在国际空间站（ISS）上利用木质卫星样本进行了为期10个月的“木材太空暴露试验”。研究团队在去年5月发表声明称：“对3种木材样本进行测试的结果表明，暴露于太空后也没有发生变形”，“即使在太空这一极端环境中暴露10个月，也未出现开裂、翘曲、剥落、表面损伤等分解或变形现象”。