Почему спутники изготавливаются из металла, а не дерева?

07.01.2021 23:17

По данным некоммерческой организации Union of Concerned Scientists за март 2019 года, на орбите Земли находится более 2000 действующих спутников. Благодаря им ученые могут вести научную деятельность, а обычные люди — смотреть телевизор и пользоваться мобильной связью. Все эти космические аппараты сделаны из сплавов алюминия или титана, но в XXI веке большую популярность обрел углепластик, который представляет собой материал из сплетенных между собой нитей углеродного волокна. Инженеры используют металлы и углепластик из-за их прочности и относительной дешевизны, но у них есть один минус. Когда спутники выходят из строя, они сгорают в атмосфере нашей планеты, в результате чего выбрасывается много относительно вредных веществ. Чтобы сделать спутники более безопасными, японские ученые решили создавать спутники из дерева. Но действительно ли это возможно и насколько это безопасно?

Вряд ли деревянные спутники выглядели бы так, но зарубежные издания используют именно эту картинку

Интересный факт: Сейчас на орбите Земли более 2000 рабочих спутников. Всего же их было создано и запущено больше 9000 штук и большинство из них сгорело в атмосфере, либо превратилось в космический мусор.

Содержание

1 Из чего делают спутники?
- 1.1 Спутники из алюминия
- 1.2 Спутники из титана
- 1.3 Спутники из углепластика
2 Спутник из дерева

Из чего делают спутники?

На данный момент лучшими материалами для изготовления спутников считаются алюминий, титан и углепластик.

Спутники из алюминия

Самый первый спутник в мире был запущен в космос 4 октября 1957 года. Советский «Спутник-1» диаметром 58 сантиметров и массой 83,6 килограмма был сделан из алюминиево-магниевого сплава. Использование этого материала было чем-сто само собой разумеющимся, потому что космическая среда очень сурова и аппараты должны быть максимально защищенными. Да и этот металлический сплав был очень распространен, поэтому вряд ли инженеры долго думали насчет выбора материала — он был очевиден. Советский спутник проработал на орбите 3 месяца и успел сделать 1440 витков вокруг нашей планеты, а материал показал себя с наилучшей стороны. Он выдержал как вакуум, так и космическую радиацию.

Советский «Спутник-1»

Больше интересных фактов о «Спутнике-1» можно почитать в этой статье. Но сначала дочитайте этот материал.

Спутники из титана

Со временем спутников стало больше, поэтому земная орбита стала еще более опасным местом. Орбитальные аппараты выходили из строя и распадались на части, становясь космическим мусором. По данным за 2019 год, вокруг нашей планеты кружат около 1,25 миллиарда фрагментов вышедших из строя аппаратов и скорость их движения достигает 30 000 километров в час. При столкновении они могут нанести работающим спутникам непоправимый вред, поэтому инженерам пришлось делать их из более прочного материала — титана. Но даже он не идеален, потому что стоит дорого и много весит. А ведь чем больше масса спутника, тем дороже обходится его вывод на орбиту Земли.

Прямо сейчас вокруг нашей планеты летают обломки старых спутников

Спутники из углепластика

Стоимость отправки спутника в космос зависит от того, какая компания этим занимается. Вот уже несколько лет много заказов выполняет SpaceX, но похожие услуги предоставляет Rocket Lab и ряд других аэрокосмических компаний. Цены у всех разные, но в среднем за каждый килограмм груза нужно платить около 50 тысяч долларов. А это, между прочим, более 3,5 миллионов рублей. Чтобы снизить стоимость отправки спутников, с относительно недавнего времени инженеры решили изготавливать их из углепластика, который уменьшает массу аппаратов примерно на 35%.

Еще одно хорошее свойство углепластика в том, что он выдерживает нагрузку во время выхода на орбиту

Спутник из дерева

Но ученые продолжают искать материалы получше. Со временем спутники разрушаются в атмосфере Земли и если они сделаны из металла, образуются твердые частицы оксида алюминия. Они могут витать в воздухе на протяжении десятков лет, поэтому ученые допускают их потенциальную опасность для земной природы и даже здоровья людей. Нужна более безопасная альтернатива и недавно сотрудники японской компании Sumitomo Forestry ее нашли — это дерево. Об этом, по крайней мере, сообщило издание Tech Xplore.

Японские ученые хотят поместить электронику в деревянную коробку. Выглядит странно, но почему бы и нет?

Космические спутники обязательно должны сгорать в атмосфере планеты, потому что иначе они превратятся в космический мусор, которого на орбите и так много. По мнению японских исследователей, при сгорании древесины образуется гораздо меньше вредных веществ, чем при уничтожении металла. Да, образующиеся углекислый газ тоже вреден, но спутники маленькие и выбросы должны оказаться безобидными. У дерева есть еще один важный плюс — он отлично пропускает радиоволны, благодаря чему можно значительно упростить систему связи и снизить стоимость спутников.

Первый деревянный спутник будет собран примерно в 2023 году. Наверное, нас ожидает что-то похожее на это

Но есть вопрос — может ли древесина выдерживать суровые условия космоса? Выше я уже упомянул, что на орбите Земли на аппараты воздействуют экстремальные температуры, вакуум и космическая радиация. Оценить прочность древесины ученые намерены в ходе испытаний. А опытный образец деревянного спутника планируется создать уже в 2023 году. Звучит интересно, хоть в потенциал древесины в космической отрасли и слабо верится. Ведь это еще и достаточно дорогой материал, на который и без того наблюдается большой спрос. Вряд ли в ближайшем будущем появится что-то лучше углепластика, ведь доказательств его вредности до сих пор нет — можно спокойно использовать и не изобретать велосипед. А как считаете вы?

Если вам интересны новости науки и технологий, подпишитесь на наш Telegram-канал. Там вы найдете анонсы свежих новостей нашего сайта!

Источник