研究人员上个月公布了世界首颗木制卫星，称其为在太空外层空间更多地使用木材开辟了道路。他们表示，与传统卫星中使用的金属相比，这种材料将更具可持续性，且污染更少。
日本京都大学和总部位于东京的住友林业公司的研究人员在五月下旬展示了这颗名为 LignoSat 的卫星。这个大约 10 厘米长的立方体由木兰木板制成，并带有铝制框架、太阳能电池板、电路板和传感器。这些木板采用了日本的木材榫接方法，不依赖胶水或金属配件。
木材似乎与太空使用相悖，因为它具有可燃性——但这一特性可能正是人们所期望的。为了遏制日益严重的太空垃圾问题，这种垃圾正在威胁航天器和空间站，火箭级和卫星被有意地坠入地球大气层以烧毁。但燃烧过程中，它们会释放铝和其他金属的颗粒。计划发射的航天器数量还要多得多，科学家们已经警告说，这种污染对环境的影响尚不清楚。
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京都大学的宇航员兼工程师土井隆雄是研究团队的成员，他说，当 LignoSat 在运行六个月到一年后坠回地球时，木兰木将完全焚化，只会释放水蒸气和二氧化碳。他指出了木材的其他优点：它在恶劣的太空环境中具有韧性，并且不会阻挡无线电波，使其适合用于包裹天线。
太空船使用木制部件早有先例。美国宇航局的“徘徊者 3 号”月球探测器于 1962 年发射，它有一个轻木外壳，旨在保护其在月球表面着陆时的舱体（但该探测器发生故障，错过了月球并开始绕太阳运行）。
木材先驱
LignoSat 的设计、制造、发射和运行成本约为 19.1 万美元。船上的传感器将评估木材的应变、温度、地磁力和宇宙辐射，以及接收和传输无线电信号。该卫星已移交给日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA)，并将于 9 月转移到国际空间站，然后在 11 月发射进入轨道。
京都大学宇航员兼特聘教授土井隆雄手持世界首颗木制卫星 LignoSat。
JiJi Press/法新社 via Getty Images
该项目的进展一直缓慢，该项目始于 2020 年，当时人们猜测木材在太空领域具有更广泛的潜力，可以实现更好的可持续性。
京都大学农学院生物材料设计实验室的团队成员村田幸治说：“在最初的对话中，土井博士提议我们在月球上建造木制房屋。”“我们还讨论了在火星上用木材建造穹顶以种植木材森林的可能性。”
像所有先驱一样，火星和月球殖民者将不得不利用当地材料——火星上的风化层（表面上的岩石物质）、二氧化硅和其他矿物质。但木材可以在建造临时或永久性住所方面发挥作用。村田指出，JAXA 和工业合作伙伴计划开发部分由木材制成的住所，这些住所可用于南极洲或月球。
澳大利亚墨尔本斯威本科技大学专门研究工程材料的 Nisa Salim（未参与该项目）说：“木材的天然辐射屏蔽特性可以有效地用于设计太空舱壁或外壳，以提供保护。”“木材是一种有效的绝缘体，能够调节温度并最大限度地减少热传递，从而保持舒适的室内环境。木材易于加工、可再生且可生物降解，符合太空探索的可持续发展目标。”
Salim 指出，木材的结构完整性、安全性和寿命需要在太空中得到证实。
加州大学戴维斯分校的材料工程师 Scott J McCormack（未参与该项目）说，木材由纤维素和木质素（一种有机聚合物）组成。这使其成为天然存在的复合材料类别成员。复合材料通常用于航空航天工业，因此他对它们在卫星中的应用探索并不感到惊讶。
McCormack 说：“复合材料非常适合航空航天工业——以及卫星——因为它们具有高强度重量比。”但他对木材作为月球或火星上的结构材料的前景表示怀疑。“首先想到的担忧是银河宇宙射线 [GCR] 以及它可能如何随着时间的推移降低木材的机械性能。由于我们的大气层，GCR 对我们在地球上来说不是什么大问题。”
但村田表示，该团队已经研究了美国宇航局的“好奇号”探测器在火星上测量的 GCR 和太阳高能粒子（从太阳释放的高能粒子）的测量结果，以及伽马射线对地球上木材的影响。他认为火星上的木材可能会持续数千年。“火星上的辐射对包括人类在内的生物体来说是一个大问题，”他说。“我认为这对木材来说不会是一个大问题。”