تصویری که در ذهن بسیاری از ما از پیشرفت صنایع و فناوری‌های آینده وجود دارد اغلب شامل موشک‌های آلومینیومی، آسمان‌خراش‌های فولادی، شاتل‌های پرسرعت و شیک و نماهای شیشه‌ای است

اما این چیزی نیست که کوجی موراتا تصور می‌کند. موراتا، پژوهشگر دانشگاه کیوتو در ژاپن، کاملا به عکس، نحوه استفاده از مواد زیستی طبیعی برای استفاده در فضا را بررسی کرده است.

به گزارش سی‌ان‌ان‌، موراتا با این ایده اولیه که آیا می‌توان در مریخ یا ماه خانه چوبی ساخت، تصمیم گرفت این طرح را با ساخت یک ماهواره چوبی آزمایش کند.

بر اساس اعلام اداره ملی اقیانوسی و جوی، ۱۰ درصد از آئروسل جو زمین در استراتوسفر، از ذرات فلزی به جا مانده از فضاپیماها از جمله ماهواره‌ها است. تاثیر بلندمدت این قطعات فلزی بر اتمسفر هنوز ناشناخته است، اما دانشمندان نگرانند که این ذرات به لایه اوزن آسیب برسانند.

موراتا بر این باور است که ماهواره‌های چوبی، با محیط زیست سازگارترند و در عین حال عملکردی مشابه با ماهواره‌های فلزی دارند.

لینگوسَت، ماهواره پیشنهادی مواراتا با پایان عمر خود مانند هر ماهواره دیگری وارد جو می‌شود اما به جای اینکه مانند ماهواره‌ای فلزی به ذرات ریز تبدیل شود، می‌سوزد و تبدیل به گاز می‌شود.

موراتا و تیم او به مدت چهار سال روی این پروژه کار کرده‌اند و پیش از این نیز، نمونه‌های چوب را در سال ۲۰۲۱ به فضا فرستادند تا انعطاف‌پذیری این مواد را در شرایط فضایی آزمایش کنند.

این تیم تحقیقاتی اینک در حال همکاری با سازمان فضایی ژاپن (جاکسا) و همچنین ناساست تا نمونه اولیه این ماهواره یعنی لینگوسَت را اوایل سال آینده به مدار زمین بفرستد.

او می‌گوید وقتی روی زمین از چوب استفاده می‌کنید، با مشکلاتی نظیر سوختن، پوسیدگی و تغییر شکل مواجهید اما در فضا، این مشکلات را ندارید: در فضا اکسیژن وجود ندارد، بنابراین چوب شما نمی‌سوزد، و هیچ موجود زنده‌ای هم وجود ندارد که در آن‌ها زندگی کند که بپوسند.

به گفته موراتا استحکام این سازه به ازای هر وزن مورد نظر از چوب، چیزی مانند آلومینیوم است و این مساله، چوب را به انتخابی مطلوب برای ساخت ماهواره در فضا تبدیل می‌کند. دانشمندان می‌گویند آزمایش‌های انجام‌شده در ایستگاه فضایی بین‌المللی نشان داده‌اند که چوب، به‌طور قابل‌توجهی در فضا از خود انعطاف‌پذیری نشان می‌دهد.

او درباره انتخاب چوب می‌گوید در حالی که چوب سرو، از جمله انواع چوب‌ رایج‌ برای ساخت‌وساز به شمار می‌رود اما تیم تحقیقاتی به دلیل اندازه کوچک ماهواره‌ها، «موادی را انتخاب کرده که تا حد امکان در برابر کارهای دقیق مقاومت کنند.»

موراتا می‌گوید، در نهایت، در رقابت برای انتخاب چوب، چوب ماگنولیا برنده شد، چرا که سلول‌های آن کوچک و از نظر اندازه یکنواخت‌اند و این، کار کردن با چوب را آسان‌تر می‌کند و احتمال شکافته شدن یا شکستن آن را نیز کاهش می‌دهد.

ماهواره‌های پایدار

بشر از دهه ۱۹۵۰ میلادی به این سو، ماهواره‌های بسیاری را در مدار زمین قرار داده است و طی دهه گذشته، پرتاب‌های تجاری ماهواره‌ها، در دسترس‌تر شده‌اند و این تعداد، به طور چشمگیری افزایش یافته است. در عین حال سازمان‌های فضایی دیگر در جهان نیز برنامه‌های برای استفاده از چوب در فضا دارند. برای نمونه یک استارت‌اپ فنلاندی به نام «آرکتیک آستروناتیکز»، یک ماهواره چوبی به نام «ویزا وود سَت» طراحی کرده که قرار بود در سال ۲۰۲۱ به فضا پرتاب شود اما به دلیل موانع اداری، پرتاب آن تاکنون متوقف شده است.

بنیان‌گذار این استارت‌اپ فنلاندی در گفتگو با سی‌ان‌ان می‌گوید که این ماهواره آماده است، اما فقط منتظر است تا وقتی زمانش رسید دوباره سر هم شود. دانشمندان دانشگاه خلیفه امارات متحده عربی نیز، نیم‌نگاهی به گرافن به عنوان یک ماده پیشنهادی برای استفاده در سازه‌‌های فضایی دارند.

آن‌ها همچنین قصد دارند از نانوچوبی استفاده کنند که با چگالی کم، با گرافن ترکیب شده تا استحکام آن را بهبود بخشد. این دانشمندان نیز با موراتا موافق‌اند و می‌گویند چوب به‌عنوان ماده‌ای تجدیدپذیر و کم‌چگالی، نه تنها می‌تواند در ماهواره‌ها استفاده شود، بلکه برای سایر سازه‌های فضایی آینده نیز گزینه مناسبی است.

به گفته آن‌ها تحقیقات و پروژه‌های بسیاری در زمینه کشاورزی فضایی در حال انجام است. اگر بتوان روزی چوب را در فضا رشد داد، می‌توان سازه‌های فضایی آینده را در همان فضا تولید کرد.

با این حال، مهندسان سازمان فضایی ژاپن می‌گویند که هنوز موارد ناشناخته زیادی در مورد کارایی چوب در سازه‌های فضایی وجود دارد. به گفته آن‌ها استفاده از منابع طبیعی برای سخت‌افزارهای فضایی از منظر اهداف توسعه پایدار، منطقی است، اما از آنجایی که چوب تا کنون هرگز در ماهواره‌ها استفاده نشده است، هنوز نمی‌توان با اطمینان درباره عملکرد آن سخن گفت.

انتظار می‌رود لینگوسَت که اینک مراحل پایانی بررسی و آزمون‌های ایمنی خود به سر می‌برد در تابستان سال ۲۰۲۴ در یک ماموریت مشترک جاکسا و ناسا به فضا پرتاب شود. موراتا می‌گوید که آن‌ها این ماهواره را دست‌کم به مدت شش ماه، رصد خواهند کرد تا عملکرد آن را در شرایط فضایی – از جمله در تغییرات شدید دما در فضا بررسی کنند.

به گفته دانشمندان، تغییر دما از منفی ۱۵۰ تا مثبت ۱۵۰ درجه سانتی‌گراد آن هم طی حدود ۹۰ دقیقه مسائلی را برای استحکام سازه به وجود می‌آورد و دانشمندان هنوز نمی‌دانند که این ماهواره تا چه حد می تواند چرخه شدید و مداوم اختلاف دما را تحمل کند. این موضوعی است که به گفته پژوهشگران هنوز باید بررسی شود. تیم تحقیقاتی دانشگاه کیوتو همچنین واکنش‌های این ماهواره چوبی به امواج رادیویی و میدان‌های مغناطیسی و چگونگی محافظت پوسته چوبی از نیمه‌رسانا و تراشه ماهواره را نیز بررسی خواهد کرد.

ظاهرا به نظر می‌رسد که چوب در مقایسه با سایر مواد، ماده ارزان‌تری برای تولید ماهواره باشد، با این حال موراتا می‌گوید که آن‌ها هنوز در حال بررسی هزینه‌های ساخت این ماهواره چوبی‌اند.

پیش از این دانشمندان، دوام چوب در فضا را در ایستگاه فضایی بین‌المللی «آی‌­اس‌­اس» را آزمایش و تایید کرده بودند. کویچی واکاتا، فضانورد ژاپنی، نمونه‌های چوب را پس از بازگرداندن آن­‌ها از ایستگاه فضایی بین‌المللی، از نظر آزمایش‌‌های استقامت و تحلیل‌های ساختاری بلور بررسی کرده بود. بر اساس گزارش دانشگاه کیوتو، این چوب‌ها با وجود شرایط سخت و نامساعد فضا از جمله تغییرات دما و قرار گرفتن در معرض پرتوهای شدید کیهانی و ذرات خطرناک خورشیدی به مدت ۱۰ ماه، هیچ تغییری از قبیل ترک خوردن، تاب برداشتن، پوسته‌پوسته شدن یا آسیب سطحی نشان ندادند. کوجی موراتا در سال ۲۰۲۱ گفته بود: «قابلیت چوب برای مقاومت در برابر شرایط شبیه‌سازی‌شده مدار پایین زمین -یا «ال‌­ای‌­او»- ما را شگفت‌زده کرده است.»