木壳卫星上太空，靠不靠谱？

出 品：科普中国

作 者：兰顺正

策 划：宋雅娟 涂子怡

监 制：光明网科普事业部

木壳卫星上太空，究竟靠不靠谱？在2021年12月31日据日本共同社报道，日本京都大学(Kyoto University)和住友林业公司(Sumitomo Forestry)表示，两者正在推进计划，争取2023年发射全球首颗木制人造卫星。

铝壳卫星危害多

近年来，越来越多的卫星被用于导航、预报以及互联网等服务。据麻省理工学院的数据显示，预计到2025年每年约有1100颗卫星发射。但是卫星在给人类带来便利的同时，各种问题也随之而来，如按照世界经济论坛的研究，目前有近 6000颗卫星绕地球运行，可其中约60%已经失去功能，在未来几年中可能还会有成千上万颗报废卫星继续飘在轨道上。

现在大多数卫星材料主要使用铝、凯夫拉和铝合金，这些材料都可以帮助卫星在真空中承受极端温度和不断的辐射轰击。但是在卫星报废后，这层“金刚不坏之身”也使失灵卫星长期滞留在在轨道上，从而导致绕地球运行的太空垃圾数量不断增加。这些太空垃圾的移动速度非常快，因此可能会对其他卫星和载人航天任务构成了重大威胁。

同时，即使报废卫星最终重返大气层，卫星中使用的铝也会在返回地球时碎裂，产生数百或数千个微小的氧化铝颗粒，这些颗粒会飘浮在高层大气中多年，由于氧化铝颗粒会反射太阳光，有可能造成地球气温下降等环境问题。

木壳卫星潜力大

而如果卫星采用木质外壳的话，乍一听似乎不靠谱，但木材可以很结实，有弹性，也可以很轻。研究表明，木材可以承受太空中的极端温度（-150-150℃），并且不会受到近真空条件的明显影响。木质卫星在运用完毕后可在大气层燃尽，不会向大气中释放有害物质，也不会有碎片落在地面上造成危险，对环境的负担较小。同时由于木材不会屏蔽电磁波，因此可把天线放在内部，具有材料费便宜、容易加工的优点，可以有效降低卫星的制作与发射成本。

在2020年12月30日本住友林业公司与京都大学宣布合作开发一个项目，以测试将木材用作人造卫星组成部分的设想。当时的报道称，该项目将始于在极端环境下测试不同类型木材的实验。在2021年4月，住友林业表示该公司已经开始研究树木生长情况和木质材料在太空中的应用，并将致力于开发耐高温的木质材料。同时，京都大学负责研究不同类型的木材，并在地球上各种极端天气条件下对它们进行测试。

除了日本外，欧洲也在进行着相关的研究。在2021年6月欧空局宣布它将为第一颗木制卫星(WISA Woodsat)送入轨道提供支持。资料显示，WISA Woodsat是一个10x10x10厘米的CubeSat纳米卫星，由标准化的盒子建成。这颗卫星的服务面板是由胶合板制成，而卫星上唯一的非木质外部部件，则是用于部署到太空的角形铝轨和一个金属自拍杆。该卫星的制造商称，卫星所使用的胶合板就是普通桦木。但为了其在太空中使用，木材被放置在热真空室中进行干燥，并使用原子层沉积法沉积了一个非常薄的氧化铝层，以尽量减少木材在太空中产生的不必要的蒸汽。此外在卫星所使用的传感器中，还包含一个用于监测在轨道上发射后几小时和几天内星载空腔局部压力的压力传感器。

根据此次的报道，住友林业公司与京都大学计划制造的是边长约10厘米的立方体小型卫星，其采用以木材与太阳能电池覆盖外侧的结构，内部放置电子线路板等。按照计划，二者将于2022年2月启动把木材暴露在太空中并确认持久性的实验。实验中，研究团队将把硬度各异的厚朴木兰、山樱、岳桦的木板安装在国际空间站（ISS）外的实验装置上，在太空中暴露约9个月，调查极限环境下的木材劣化状况。另外，研究团队还计划向日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）推介该木制人造卫星。

军事小词典

太空垃圾危害：试验表明，直径3.6毫米的铝弹丸在6.22千米/秒左右的速度下就能击穿50毫米厚的铝蜂窝板，而且空间碎片撞击卫星的平均速度可达10千米/秒，所以毫米级碎片不但对星外设备构成重大威肺，还对星内设备造成威胁，特别是一些对撞击敏感的电子设备储能设备等。

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