나무로 만든 지속 가능한 위성은 우주 쓰레기에 대한 해답이 될 수 있습니다

Apr 22, 2023

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이것은 농담이 아닙니다.

2016년 다큐멘터리 Fight for Space(현재 Peacock에서 스트리밍)에는 Bill Nye, Michio Kaku, Apollo 우주비행사 Jim Lovell을 포함한 전문가 패널이 출연하여 지속적인 우주 탐험의 과제에 대해 논의합니다. 그중에는 지구 주변의 공간을 흐리게 하는 우주 쓰레기의 증가하는 위협이 있습니다. NASA는 수만 개의 우주 쓰레기를 추적하고 있으며 그것은 그들이 볼 수 있을 만큼 충분히 큰 것입니다. 이제 무라타 코지(Koji Murata) 박사가 이끄는 교토 대학 연구원들은 보다 지속 가능한 우주선을 위한 테스트 베드로 전체 위성을 나무로 건설할 계획입니다.

역사적으로 우리는 위성과 우주선을 만들기 위해 주로 금속과 같은 보다 견고한 재료에 의존해 왔습니다. 그 결정에는 분명한 논리가 있었고, 공간은 가혹했고 우리는 작업을 견딜 수 있는 재료가 필요했습니다. 나무로 그릇을 만들어 우주로 발사한다는 생각은 거의 우스꽝스러울 지경이지만, 나무의 취약성 때문에 좋은 재료가 된다.

우주 쓰레기에 대한 우리의 문제는 바로 우리가 작업을 마친 후에도 고장나지 않는 수많은 기계를 만들었기 때문입니다. 그들은 저 위에서 회전하고, 서로 충돌하고, 점점 더 많은 고속 총알 구름으로 부서지고 있습니다. 좀 더 쉽게 분해되는 재료를 선택하는 것이 훨씬 더 의미가 있기 시작했습니다.

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목재는 지속 가능하고 재생 가능한 재료이며 유해하거나 위험한 부산물을 생성하지 않고 재진입 시 대기 중에서 더 쉽게 연소됩니다. 유일한 질문은 유용할 만큼 오랫동안 우주에서 작업할 수 있을 만큼 견고한 목재 유형이 있는지 여부입니다.

"지구 저궤도에서 나무가 분해되면 궁극적으로 지구의 육지, 토양, 바다의 플라스틱 문제와 마찬가지로 우주 쓰레기를 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 대기권에 재진입한 후 나무가 타지 않더라도 장기적으로 분해되어 자외선, 우주 방사선 및 원자 산소로 인해 가스화될 가능성이 있다고 Murata는 SYFY WIRE에 말했습니다.

Murata의 팀은 실험실에서 다양한 유형의 목재를 다양한 조건에 노출시켜 우주에서 어떤 경험을 하게 될지 시뮬레이션하는 것으로 시작했습니다. 그들은 나무를 진공 상태에 넣고 섭씨 -150~150도(화씨 -238~302도) 사이의 온도에 두었습니다. 그들의 목재 샘플은 거의 손상되지 않고 처벌을 견뎌냈습니다. 좋은 첫 시작이었습니다. 이제 갈 곳은 우주뿐이었다.

팀은 엄선된 목재 샘플을 국제 우주 정거장으로 보냈고, 그곳에서 10개월 동안 우주 진공 상태에 보관했습니다. 그 기간 동안 샘플은 온도, 우주선 및 태양 복사에 대한 노출, 지구 대기권과의 상호 작용의 극적인 변화를 경험했습니다.

"원자 산소가 지구 저궤도 대기의 대부분을 차지하고 반응성이 높다는 점을 고려할 때 유기 물질인 노출된 목재 표면에 영향을 미쳐 가스화되어 사라지게 할 것으로 예상했습니다."라고 Murata는 말했습니다. 말했다.

샘플은 우주비행사 와카타 코이치(Koichi Wakata)가 우주에서 회수하여 지구로 반환하기 위해 상업용 재보급 서비스 임무인 SpaceX CRS-26 내부에 배치되었습니다. 연구자들은 땅으로 돌아온 후 샘플에 분해나 표면 손상이 없음을 확인했습니다.

이제 우리는 목재가 지구 저궤도의 조건을 처리할 수 있다는 것을 알았으므로 과학자들은 실험적인 목재 위성으로 앞으로 나아가고 있습니다. LignoSat라고 불리는 이 우주선은 NASA와 일본 우주국 JAXA 간의 공동 임무의 일환으로 2024년에 발사될 예정입니다. 각 목재의 성능에는 큰 차이가 없었지만 작업성, 안정성, 강도 등을 이유로 목련을 소재로 결정했습니다.

"나무는 전자기파에 투명하기 때문에 가능한 임무에는 내장 센서를 사용한 지자기 관찰 및 자세 제어, 내장 안테나를 사용한 전파 통신이 포함됩니다"라고 Murata는 말했습니다.