Világszerte gyorsuló pályán vannak a műholdindítások, ám ez komoly környezeti aggodalmakat vet fel. Japán az elmúlt másfél évben úttörő lépést tett: felbocsátotta a világ első, hagyományos kézművességgel és természetes anyagokból épített műholdját.

A Kiotói Egyetem LignoSat nevű kísérletéről a Rakéta is beszámolt, ám azóta az egység túl van a sikeres küldetésen, a japánok pedig összegezték az eredményeket. Az alapvető probléma a műholdakkal, hogy miután befejezték küldetésüket, és visszatérnek a Föld légkörébe, elégnek ugyan, de nem teljesen.

A tipikusan alumíniumötvözetekből és más fémekből készült eszközök mikroszkopikus részecskéket, úgynevezett alumínium-oxidot – oxidált fémmaradványokat – hagynak maguk után, amelyek a légkörben maradnak, akár 40 évig is.

Doi Takao (az első japán űrhajós, aki űrsétát tett, 1997-ben a Columbia űrrepülőgépen végzett külső munkálatokat), jelenleg a Kiotói Egyetem kutatója és a Ryukoku Egyetem vendégprofesszora, így írja le az ebből fakadó problémát: „Az évi 10 000-100 000 műholdindítással kapcsolatos előrejelzések szerint ezeknek az alumínium-oxid-részecskéknek a felhalmozódása jelentős negatív hatást gyakorolhat az éghajlatra és a légi közlekedésre.”

Ezekre az aggodalmakra válaszul kezdett bele a Kiotói Egyetem egy nagy japán házépítő céggel együttműködve megtervezni a világ első fa műholdját, a „LignoSat”-ot, a 2008-ban a második űrrepülését is teljesítő Doi vezetésével.

Doi érdeklődése az alumíniumötvözet–műholdak fával való helyettesítése iránt a Kiotói Egyetemen támadt, amikor szabadidejében elkezdte látogatni a campust körülvevő szentélyeket és templomokat.

Az ősi japán főváros számos vallási építménynek ad otthont, amelyek több mint 1000 éve fennmaradtak a zord természeti körülmények – eső, szél, páratartalom, rovarkárok – közepette. Fa szerkezetüket megfigyelve Doi értékelni kezdte az anyag figyelemre méltó tartósságát, úgy gondolkodva, hogy „ha a fa ilyen tartós a Földön, akkor az űr vákuumában – nedvességtől és rovaroktól mentesen – akár 10 000 évig is kitarthat”. Ekkor merült fel az is, hogy ha a műholdakat fából építenék, a légkörbe való visszatérésük és elégésük során csak vízgőz keletkezne, ezáltal minimalizálva a Föld környezetére gyakorolt ​​káros hatásokat.

Az ipari–tudományos együttműködés a fa műhold fejlesztésére 2020-ban kezdődött. Vákuumállósági és egyéb tesztek segítségével megállapították, hogy a honoki, a japán magnólia az optimális fa erre a célra. A honoki könnyű, minimális zsugorodású, és régóta használják japán kardok hüvelyeinek vagy tokjainak készítésére. Az űr vákuumában nincs nedvesség, ami lebontaná a fát. Ez eddig ígéretes volt, az igazi kérdést a szélsőséget hőmérséklet jelentette:

A műholdak 90 perc alatt kerülik meg a Földet, ami komoly hőmérséklet-ingadozást is jelent: -100°C és +100°C között. A szegek vagy csavarok repedésveszélyt jelentettek volna a fa és a fém eltérő hőtágulási sebessége miatt.

Ennek megfelelően a projekt a tomegata kakushi arikumi-tsugi néven ismert hagyományos japán famegmunkálási technikát alkalmazta – vagyis a precízen összekapcsolódó fecskefarkú illesztéseket, amely rögzítőelemek nélkül őrzi meg a szerkezeti integritást. A fa műhold prototípusát így egy hagyományos famegmunkáló műhely kézművesei készítették el.

A LignoSat szigorú, kétéves biztonsági vizsgálaton esett át a Japán Űrkutatási Ügynökség (JAXA) és a NASA részéről, mielőtt megkapta volna a jóváhagyást. 2024 novemberében az első egységet fellőtték az Egyesült Államokban található Kennedy Űrközpontból, a Nemzetközi Űrállomásra szállították, majd sikeresen felbocsátották az űrbe.

Négy hónapos Föld körüli keringés után teljesítette küldetését, meggyőzően bizonyítva egy fa műhold működtetésének megvalósíthatóságát az űr vákuumában.

„Bár a földdel való megbízható kommunikáció problémáját még nem oldottuk meg, az elsődleges célunkat elértük: megállapítottuk, hogy egy fából készült műhold működhet az űrben” – magyarázta Doi.

A kommunikációs hibának feltehetőleg szoftveres oka volt, valamint az antenna kioldó mechanizmusának hibás működése; ezeket ismételt tesztelésnek és elemzésnek vetették alá. Ennek kiküszöbölése érdekében már dolgoznak a második egységen, a LignoSat-1R fejlesztésén. Ennek kilövését a 2027-es pénzügyi évre tűzték ki.

A távolabbi jövőt tekintve a műhold harmadik verziója, a LignoSat-2 egy lapos kommunikációs antennát kap majd. Végül a LignoSatok egy hálózatot alkotnának, amely képes közvetlen kommunikációt biztosítani az űrből abban az esetben, ha a szárazföldi rádiótornyokat természeti katasztrófák érnék.

Még távolabb tekintve pedig a fa műholdak előképei lehetnek a Holdon vagy Marson termesztett fáknak, amelyből később a helyi telepeket építhetnék. Már folynak kísérletek fák termesztésére alacsony nyomású környezetben, és egyelőre úgy látják, a fotoszintézis még a Marson uralkodó körülményekhez hasonló környezetben is lehetséges.

(Forrás: JapanGov, fotó: NASA, Kiotói Egyetem)