Nachhaltige Satelliten aus Holz könnten eine Antwort auf den Weltraummüll sein

Apr 22, 2023

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Das ist kein Witz.

In der Dokumentation „Fight for Space“ aus dem Jahr 2016, die jetzt auf Peacock gestreamt wird, diskutiert eine Expertengruppe, darunter Bill Nye, Michio Kaku und der Apollo-Astronaut Jim Lovell, über die Herausforderungen der weiteren Weltraumforschung. Dazu gehört die zunehmende Gefahr, dass Weltraumschrott den Weltraum um unseren Planeten trübt. Die NASA verfolgt Zehntausende Teile Weltraumschrott und das ist gerade das Zeug, das groß genug ist, um sie sehen zu können. Jetzt planen Forscher der Universität Kyoto unter der Leitung von Dr. Koji Murata den Bau eines kompletten Satelliten aus Holz als Testumgebung für nachhaltigere Raumfahrzeuge.

In der Vergangenheit haben wir uns beim Bau unserer Satelliten und Raumschiffe auf robustere Materialien, hauptsächlich Metall, verlassen. Diese Entscheidung hat eine offensichtliche Logik: Der Weltraum ist rau und wir brauchten Materialien, die dieser Aufgabe standhalten konnten. Der Gedanke, Holzschiffe zu bauen und sie in den Weltraum zu schicken, fühlt sich fast lächerlich an, aber die Zerbrechlichkeit von Holz macht es zu einem guten Material.

Unser Problem mit dem Weltraumschrott besteht gerade darin, dass wir eine ganze Reihe von Maschinen gebaut haben, die nicht kaputt gehen, selbst wenn wir damit fertig sind. Sie wirbeln dort oben herum, prallen aufeinander und zerfallen in eine immer dichter werdende Wolke aus Hochgeschwindigkeitsgeschossen. Die Wahl von Materialien, die sich etwas leichter zersetzen lassen, macht immer mehr Sinn.

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Holz ist ein nachhaltiges und erneuerbares Material und verbrennt beim Wiedereintritt in die Atmosphäre leichter, ohne dass schädliche oder gefährliche Nebenprodukte entstehen. Die Frage ist nur, ob es eine Holzart gibt, die robust genug ist, um lange genug im Weltraum zu funktionieren und nützlich zu sein.

„Die Zersetzung von Holz im erdnahen Orbit könnte letztendlich dazu beitragen, Weltraummüll zu reduzieren, ähnlich wie das Plastikproblem im Land, im Boden und im Wasser der Ozeane auf der Erde. Auch wenn das Holz nach dem Wiedereintritt in die Atmosphäre nicht verbrennt, ist es das doch.“ „Es ist möglich, dass es sich langfristig zersetzt und durch ultraviolette Strahlung, kosmische Strahlung und atomaren Sauerstoff vergast“, sagte Murata gegenüber SYFY WIRE.

Muratas Team begann im Labor damit, verschiedene Holzarten einer Vielzahl von Bedingungen auszusetzen und so zu simulieren, was sie im Weltraum erleben würden. Sie legen das Holz in ein Vakuum und setzen es Temperaturen zwischen -150 und 150 Grad Celsius (-238 bis 302 Fahrenheit) aus. Ihre Holzproben überstanden die Belastung nahezu ohne Beschädigung. Es war ein guter erster Start; Der einzige Ort, an den ich mich wenden konnte, war der Weltraum.

Das Team schickte eine Auswahl von Holzproben zur Internationalen Raumstation, wo sie für einen Zeitraum von zehn Monaten draußen im Vakuum des Weltraums platziert wurden. Während dieser Zeit erfuhren die Proben dramatische Temperaturschwankungen, waren kosmischer Strahlung und Sonnenstrahlung ausgesetzt und hatten Wechselwirkungen mit der oberen Erdatmosphäre.

„Angesichts der Tatsache, dass atomarer Sauerstoff den größten Teil der Atmosphäre in der erdnahen Umlaufbahn ausmacht und hochreaktiv ist, erwarteten wir, dass er eine Wirkung auf die Oberfläche des freiliegenden Holzes – einem organischen Material – hat und dazu führt, dass es vergast und verschwindet“, sagt Murata sagte.

Die Proben wurden vom Astronauten Koichi Wakata aus dem Weltraum geborgen und in SpaceX CRS-26, einer kommerziellen Nachschubmission, für die Rückkehr zur Erde platziert. Als sie wieder am Boden waren, bestätigten die Forscher, dass es keine Zersetzung oder Oberflächenschäden an den Proben gab.

Da wir nun wissen, dass Holz den Bedingungen einer erdnahen Umlaufbahn gewachsen ist, treiben Wissenschaftler die Entwicklung eines experimentellen Holzsatelliten voran. Der Start des Raumschiffs mit dem Namen LignoSat ist für 2024 als Teil einer gemeinsamen Mission der NASA und der japanischen Raumfahrtagentur JAXA geplant. Obwohl es keine signifikanten Unterschiede in der Leistung der einzelnen Holzarten gab, entschied sich das Team aufgrund seiner Bearbeitbarkeit, Stabilität und Festigkeit für Magnolia als Material.

„Da Holz für elektromagnetische Wellen durchlässig ist, könnten mögliche Missionen die Beobachtung des Geomagnetismus und die Lagekontrolle mithilfe eingebauter Sensoren sowie die Funkwellenkommunikation mithilfe eingebauter Antennen umfassen“, sagte Murata.

Die frühesten Schiffe der Menschheit waren aus Holz und halfen uns, Ozeane zu überqueren. Es ist nur richtig, dass Holz dabei ist, wenn wir die kosmischen Meere befahren.

Fight for Space wird jetzt auf Peacock gestreamt!