ژاپن اولین ماهواره چوبی جهان را به فضا فرستاد؛ گامی نوین در فناوری‌های فضایی

ژاپن با راه‌اندازی اولین ماهواره چوبی جهان به نام LignoSat2، فصل تازه‌ای را در تاریخ فناوری فضایی گشود. این ماهواره کوچک که به صورت یک مکعب طراحی شده است، با همکاری دانشگاه کیوتو و شرکت جنگل‌داری Sumitomo Forestry ساخته شده و در 4 نوامبر (14 آبان) توسط موشک فالکون 9 شرکت اسپیس ایکس از مرکز فضایی کندی در فلوریدا به سمت ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) پرتاب شد. با دیجی رو همراه باشید.

چرا استفاده از چوب در صنعت فضایی جذاب است؟

اگر چه در نگاه نخست استفاده از چوب به عنوان ماده‌ای برای تجهیزات فضایی عجیب و غیرمعمول به نظر می‌رسد، اما دانشمندان و محققان ژاپنی بر این باورند که چوب می‌تواند در محیط خاص و متفاوت فضای بیرونی عملکردی متفاوت و حتی بهتر از زمین داشته باشد. علت این موضوع را می‌توان در نبود عناصر مخربی چون آب و اکسیژن در فضا جستجو کرد که بر خلاف زمین، جایی برای پوسیدگی یا احتراق باقی نمی‌گذارند.

در محیط زمینی، رطوبت موجود در هوا باعث فرایند پوسیدگی در چوب می‌شود و همچنین این ماده قابلیت اشتعال دارد، اما این مشکلات در فضای خلأ وجود ندارند. این ویژگی‌ها، چوب را به گزینه‌ای بسیار مناسب و پایدار تبدیل کرده‌اند که حتی می‌تواند جایگزین فلزاتی مانند آلومینیوم شود. آلومینیوم، اگر چه به دلیل استحکام و سبکی‌اش در صنعت فضایی کاربرد گسترده‌ای دارد، اما هنگام بازگشت تجهیزات به جو زمین، ذرات اکسید آلومینیوم تولید می‌کند. این ذرات می‌توانند اثرات مخرب بر محیط زیست داشته باشند، در حالی که چوب به دلیل ماهیت طبیعی و قابلیت تجزیه‌پذیری خود، انتخابی دوستدار محیط زیست برای چنین کاربردهایی محسوب می‌شود.

آغاز پروژه LignoSat

پروژه LignoSat به عنوان یک گام نوآورانه در زمینه فناوری فضایی، در سال 2020 توسط گروهی از دانشمندان ژاپنی آغاز شد. هدف اصلی این پروژه، بررسی قابلیت‌های استفاده از چوب در شرایط سخت و نامتعارف فضا بود. در سال 2022، تیمی از پژوهشگران دانشگاه کیوتو نمونه‌هایی از سه نوع چوب مختلف شامل چوب گیلاس، توس و ماگنولیا را به ایستگاه فضایی بین‌المللی ارسال کردند. این نمونه‌ها به مدت 240 روز تحت شرایط دشوار و محیط خشن فضا قرار گرفتند. این شرایط شامل تابش شدید کیهانی، نبود جو، دمای بسیار بالا و پایین و خلأ بود که چالش‌هایی منحصر به فرد برای مواد مختلف ایجاد می‌کند.

نتایج به دست آمده از این آزمایش‌ها نشان داد که هر سه نوع چوب به خوبی در برابر این شرایط مقاومت کرده و هیچ نشانه‌ای از تغییر شکل واضح یا کاهش عملکرد از خود نشان نداده‌اند. این عملکرد مطلوب، محققان را به ادامه پروژه و استفاده عملی از چوب در طراحی ماهواره‌ها امیدوار کرد.

در نهایت، تیم تحقیقاتی تصمیم گرفتند ماهواره LignoSat2 را با استفاده از چوب ماگنولیا بسازند که در زبان ژاپنی با نام هونوکی (Hoonoki) شناخته می‌شود. انتخاب این نوع چوب به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد آن بود. چوب ماگنولیا به طور سنتی در ساخت غلاف شمشیرهای سامورایی مورد استفاده قرار می‌گرفت و به دلیل قدرت بالا، پایداری قابل توجه و دوام زیاد، انتخابی مناسب برای مواجهه با شرایط خاص فضا محسوب می‌شود.

طراحی و مأموریت ماهواره LignoSat2

ماهواره LignoSat2 با رویکردی نوآورانه و طراحی منحصر به فرد ساخته شده است. یکی از ویژگی‌های چشمگیر این ماهواره، عدم استفاده از پیچ و چسب در ساختار آن است، که نشان دهنده یک رویکرد کاملاً جدید در طراحی ماهواره‌ها است. برای تأمین انرژی، این ماهواره به پنل‌های خورشیدی خارجی مجهز شده است و تمام اجزای آن در یک قاب آلومینیومی محافظ قرار گرفته‌اند. این ساختار خاص به منظور آزمایش عملی استفاده از مواد طبیعی مانند چوب در کنار فلزات معمول در صنعت فضایی طراحی شده است.

قرار است ماهواره LignoSat2 در ماه آینده در مدار زمین مستقر شود و به مدت تقریباً شش ماه در محیط خشن فضا باقی بماند. مأموریت اصلی این ماهواره بررسی توانایی و مقاومت چوب در برابر شرایط خاص فضایی است. از جمله این شرایط می‌توان به تابش‌های کیهانی، تغییرات شدید دما و خلأ اشاره کرد.

یکی از اهداف کلیدی این مأموریت، ارزیابی عملکرد چوب در محافظت از تراشه‌های حساس الکترونیکی در برابر تابش‌های مضر کیهانی است. این موضوع از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است، زیرا مواد مورد استفاده در فضا باید بتوانند از تجهیزات حساس داخلی در برابر آسیب‌های ناشی از پرتوهای کیهانی محافظت کنند.

علاوه بر این، این ماهواره به جمع‌آوری داده‌هایی مرتبط با انبساط و انقباض چوب، تغییرات دمای داخلی و عملکرد اجزای الکترونیکی موجود در داخل ماهواره خواهد پرداخت. این اطلاعات می‌توانند نقش مهمی در پیشرفت فناوری استفاده از مواد طبیعی و تجدیدپذیر در ساخت تجهیزات فضایی ایفا کنند. موفقیت این مأموریت می‌تواند آغازگر تحولی بزرگ در صنعت فضایی و استفاده از موادی پایدارتر و دوستدار محیط زیست باشد.

چشم‌انداز آینده: استفاده پایدار از چوب در فناوری فضایی

محققان امیدوارند که در صورت موفقیت LignoSat، امکان استفاده از چوب در ساخت ماهواره‌ها فراهم شود. این امر نه تنها هزینه‌ها را کاهش می‌دهد، بلکه به حفظ محیط زیست نیز کمک خواهد کرد. ماهواره‌های چوبی می‌توانند در پایان عمر خود به سادگی در جو زمین بسوزند و به این ترتیب، هیچ زباله‌ای در فضا ایجاد نکنند.

تاکائو دوی (Takao Doi)، فضانورد و محقق فعالیت‌های انسانی در فضا از دانشگاه کیوتو، در این خصوص می‌گوید:

با استفاده از چوب، ماده‌ای که می‌توانیم خودمان تولید کنیم، قادر خواهیم بود در فضا خانه بسازیم، زندگی کنیم و برای همیشه کار کنیم.

نتیجه‌گیری

ماهواره LignoSat2 نمادی از خلاقیت و نوآوری در علم و فناوری فضایی است. اگر این پروژه موفق باشد، نه تنها افق‌های جدیدی در استفاده از مواد پایدار در فضا گشوده خواهد شد، بلکه امکان توسعه زیرساخت‌های فضایی با هزینه پایین‌تر و تأثیرات زیست محیطی کمتر فراهم می‌شود. ژاپن با این دستاورد، بار دیگر نشان داد که در خط مقدم پیشرفت‌های علمی و فناوری قرار دارد.