Des scientifiques japonais veulent envoyer un satellite en bois dans l’espace

CNN
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Fusées en aluminium et gratte-ciel en acier ; Navettes élégantes et rapides et façades vitrées : c’est ainsi que « l’avenir » est envisagé depuis des décennies.

Mais ce n’est pas ce qu’imagine Koji Murata. Murata, chercheur à l’Université de Kyoto au Japon, étudie la manière dont les matériaux biologiques peuvent être utilisés dans l’espace.

Murata s’est demandé s’il « pouvait construire une maison en bois sur la Lune ou sur Mars » et a décidé de tester sa théorie – en créant Satellite en bois.

Récemment Recherche de la National Oceanic and Atmospheric Administration La NOAA a découvert que 10 % des aérosols de la stratosphère contiennent des particules métalliques provenant d’engins spatiaux, y compris de satellites. L’impact à long terme de ces fragments métalliques est inconnu, mais les scientifiques craignent qu’ils puissent endommager la fragile couche d’ozone de la Terre.

Murata affirme que les satellites en bois seraient meilleurs pour la planète, tout en offrant les mêmes fonctionnalités que leurs homologues en métal.

« À la fin de leur vie, les satellites rentrent dans l’atmosphère. La différence est que le bois du LingoSat va brûler et éventuellement se transformer en gaz, tandis que les métaux se transforment en fines particules », explique Murata.

Ce n’est pas qu’une chimère : Murata et son équipe travaillent sur le projet depuis quatre ans et ont envoyé des échantillons de bois dans l’espace en 2021 pour tester la résilience du matériau aux conditions spatiales.

Maintenant, ils sont Travailler avec l’Agence aérospatiale japonaise (JAXA) et la NASA pour envoyer le prototype du satellite, appelé LingoSat, en orbite au début de l’année prochaine.

Magnolia, cerisier et bouleau

Pour Murata, qui dirige le projet Space Wood à l’Université de Kyoto, le bois est un choix évident pour les structures spatiales.

« Lorsque vous utilisez du bois sur Terre, vous avez des problèmes de combustion, de pourriture et de déformation, mais dans l’espace, vous n’avez pas ces problèmes : il n’y a pas d’oxygène dans l’espace, donc il ne brûle pas, et il n’y a aucun organisme vivant. dedans, pour qu’il ne pourrisse pas », dit-il.

Murata ajoute que la résistance du bois par rapport à son poids est la même que celle de l’aluminium, ce qui en fait également un choix incontournable pour la construction spatiale, et les tests de l’équipe menés sur la Station spatiale internationale ont révélé que le bois possède une flexibilité remarquable dans l’espace.

Pour le satellite, Murata a testé trois types de bois : le bouleau d’Ermann, qui est du bouleau On trouve couramment en Asie de l’Est – le cerisier japonais et le Magnolia obovata – une espèce originaire du Japon. Bien que le cyprès et le cèdre soient les essences de bois les plus courantes dans la construction, l’équipe « a choisi des matériaux capables de supporter le plus grand nombre de détails possibles », en raison de la petite taille des satellites, explique Murata.

En fin de compte, le bois de magnolia a gagné, car ses cellules sont petites et de taille uniforme, ce qui rend le bois plus facile à travailler et moins susceptible de se fendre ou de se casser. Il dit.

Les humains ont lancé des satellites en orbite depuis les années 1950, avec jusqu’à 100 engins spatiaux lancés chaque année jusqu’en 2010. Mais au cours de la dernière décennie, les lancements commerciaux sont devenus plus accessibles et ce nombre a augmenté. Augmentation constante, Dépassé les 1 400 nouveaux satellites En 2021. Avec l’augmentation probable du nombre de fusées envoyées dans l’espace, les recherches de la NOAA prédisent que dans les décennies à venir, jusqu’à la moitié des aérosols présents dans la stratosphère pourraient contenir des particules métalliques provenant des engins spatiaux.

D’autres organisations cherchent également à utiliser le bois dans l’espace.

La startup finlandaise Arctic Astronautics a conçu WISA Woodsat, un satellite en bois qui devait être lancé dans l’espace en 2021. Cependant, le fondateur de l’entreprise, Jari Mäkinen, affirme que le lancement a été reporté en raison d’obstacles bureaucratiques.

« Le satellite est prêt, il attend de rassembler les pièces le moment venu », a déclaré Makinen à CNN dans un e-mail, ajoutant qu’une fois que la société aura reçu une licence d’opérations spatiales, le satellite sera lancé en utilisant le service privé de partage de fusées de RocketLab.

À l’Université Khalifa aux Émirats arabes unis. ingénieur de vol Yerjan Abdel Samad Le graphène est considéré comme un matériau potentiel pour les objets spatiaux.

Samad explore le « nano bois » – du bois de faible densité mélangé à du graphène pour améliorer sa résistance. Samad est d’accord avec Murata sur le fait que le bois, en tant que matériau renouvelable de faible densité, a le potentiel non seulement de construire des satellites, mais également de construire de futures structures spatiales.

«De nombreuses recherches (projets) sont en cours dans le domaine de l’agriculture spatiale», explique Samad. « Si nous disposons de bois cultivé dans l’espace, il peut être utilisé pour la fabrication dans l’espace. »

Cependant, il existe encore de nombreuses inconnues concernant le bois dans les structures spatiales, explique Tatsuhito Fujita, ingénieur à l’Agence japonaise d’exploration aérospatiale qui a participé à l’examen du projet Lingosat.

« L’utilisation de ressources naturelles pour le matériel spatial[est logique]du point de vue des objectifs de développement durable, mais comme le bois n’a jamais été utilisé dans les satellites, nous ne pouvons pas dire quel type d’avantages nous pouvons en tirer pour le moment », déclare Fujita.

Pour l’Agence japonaise d’exploration aérospatiale (JAXA) et le programme J-Cube, l’initiative de lancement de satellites, la priorité est la sécurité – et LingoSat a réussi son évaluation initiale sans aucune préoccupation critique, dit Fujita. « La JAXA espère également obtenir des matériaux structurels plus légers, plus résistants et moins susceptibles de générer des débris, et mène des recherches pour atteindre cet objectif. »

LingoSat est dans les dernières étapes de l’examen de sécurité Il devrait être lancé dans le cadre d’une mission conjointe entre l’Agence japonaise d’exploration aérospatiale (JAXA) et la NASA à l’été 2024.. Murata dit qu’ils surveilleront le satellite pendant au moins six mois, pour voir comment il se comporte dans des conditions spatiales, telles que des changements extrêmes de température dans l’espace.

Les chercheurs surveilleront le satellite pendant au moins six mois pendant son orbite autour de la Terre, comme le montre cette présentation. Crédit : Université de Kyoto

« Il n’y a pas eu de baisse significative de la résistance entre -150 et 150 °C (-238 et 302 °F), et nous l’avons confirmé dans nos expériences », explique Murata. « Mais le satellite tourne autour de la Terre et crée d’énormes différences de température en 90 minutes. Nous ne savons pas dans quelle mesure le satellite peut résister à ce cycle intense et répété de différences de température, c’est pourquoi cela doit être étudié. »

L’équipe surveillera également ses réactions aux ondes radio et aux champs magnétiques, ainsi que la manière dont le placage de bois protège les semi-conducteurs et la puce du satellite.

En théorie, le bois devrait être un matériau moins cher à fabriquer, même si, en tant que nouvelle technologie, Murata affirme qu’ils sont encore en train de déterminer les coûts.

Jusqu’à présent, peu de matériaux ont été utilisés pour des missions et des objets spatiaux, explique Murata. Il espère que ses recherches et celles de LingoSat pourront démontrer les possibilités d’autres matériaux à faible impact.

« C’est un matériau renouvelable, respectueux de l’environnement et respectueux des personnes », explique Murata. « Je pense que le bois peut être utilisé dans le développement spatial, notamment comme matériau intérieur et comme matériau de protection contre les radiations, pour les petits satellites et les engins spatiaux habités. »