ESA flyver nyttelast på træsatellit

Verdens første træsatellit er på vej, i form af den finske WISA Woodsat. ESA-materialeeksperter bidrager med en række eksperimentelle sensorer til missionen samt hjælper med test før flyvning.

WISA Woodsat er en "CubeSat" på 10x10x10 cm – en type nanosatellit bygget op af standardiserede kasser – men med overfladepaneler lavet af krydsfiner. Woodsats eneste udvendige dele uden træ er hjørnealuminiumsskinner, der bruges til dens udbredelse i rummet plus en selfie-stick i metal .

Missionen blev initieret af Jari Makinen, finsk forfatter og udsender. Han var med til at stifte et firma kaldet Arctic Astronautics, som markedsfører fuldt funktionelle kopier af orbit-klare CubeSats til uddannelse, trænings- og hobbyformål. "Jeg har altid nydt at lave modelfly, involverer mange trædele. Efter at have arbejdet inden for rumuddannelse, dette fik mig til at undre mig; hvorfor flyver vi ingen træmaterialer i rummet?

"Så jeg fik ideen først og fremmest at flyve en træsatellit op til stratosfæren, ombord på en vejrballon. Det skete i 2017, med en træversion af KitSat. At det gik godt, vi besluttede at opgradere det og faktisk gå i kredsløb. Derfra sneglede projektet bare:vi fandt kommerciel opbakning, og sikrede en kaj på en Electron launcher fra Rocket Lab i New Zealand."

Riccardo Rampini, overskriften ESA's Materialers Fysik og Kemi sektion, kommentarer:"Det har været en stram tidsplan, men vi glædede os over muligheden for at bidrage til Woodsats nyttelast til gengæld for at hjælpe med at hjælpe med at vurdere dens egnethed til flyvning.

"Det første emne, vi går i gang med, er en tryksensor, som vil give os mulighed for at identificere det lokale tryk i hulrum ombord i timer og dage efter opsendelsen i kredsløb. Dette er en vigtig faktor for tænding af højeffektsystemer og radiofrekvensantenner, fordi små mængder af molekyler i hulrummet potentielt kan forårsage dem skade.

"Denne sensor bliver bygget til os af Sens4 i Danmark, som har gjort et fantastisk stykke arbejde med at fjerne deres standarddesign for at passe til begrænset volumen og strømbegrænsninger ombord."

ESAs materialeingeniør Bruno Bras tilføjer:"Det gode her er, at vi er endt med at udtænke en billig enhed, der kunne finde alle mulige yderligere anvendelser, både i kredsløb og nede på jorden i testmiljøer."

Ved siden af ​​vil der være en ligetil LED med en fotomodstand, der fornemmer, når den lyser. Men LED'ens strøm kommer gennem en 3D-printet elektrisk ledende plastik kaldet 'polyether ether keton,' " eller PEK for kort, åbner muligheden for printkraft eller endda datalinks direkte i kroppen af ​​fremtidige rummissioner.

ESAs materialeingeniør Orcun Ergincan kommenterer:"Den anden genstand er en mikrovægt med kvartskrystal, fungerer som et meget følsomt forureningsovervågningsværktøj, måling af eventuelle svage aflejringer i nanogramområdet, der kommer fra elektronik ombord såvel som selve træoverfladerne. Dette er bidraget fra OpenQCM i Italien. Dette firma bygger også den overordnede printkortstabel alle tre demonstratorer med indbyggede sensorer."

Krydsfiner til Woodsat

Sponsorer for Woodsat inkluderer UPM Plywood i Finland, blandt de største krydsfinerproducenter i verden.

"Grundmaterialet til krydsfiner er birk, og vi bruger stort set det samme, som du ville finde i en byggemarked eller til at lave møbler, " forklarer Woodsat chefingeniør og Arctic Astronatics medstifter Samuli Nyman.

"Den største forskel er, at almindelig krydsfiner er for fugtig til pladsbrug, så vi placerer vores træ i et termisk vakuumkammer for at tørre det ud. Så udfører vi også atomlagsaflejring, tilføjer et meget tyndt aluminiumoxidlag - typisk brugt til at indkapsle elektronik. Dette bør minimere eventuelle uønskede dampe fra træet, kendt som 'udgassing' i rumområdet, samtidig med at den beskytter mod de erosive virkninger af atomær oxygen. Vi vil også teste andre lakker og lakker på nogle dele af træet."

Denne meget reaktive iltvariant findes i udkanten af ​​atmosfæren - resultatet af standard iltmolekyler, der blev brudt fra hinanden af ​​kraftig ultraviolet stråling fra Solen - og blev først opdaget, da den åd termiske tæpper væk på tidlige rumfærgeflyvninger.

Test før flyvning tyder på, at satellitten, som vil kredse i omkring 500-600 km højde i en nogenlunde polar solsynkron bane, skal overleve sin atomare ilteksponering. Men træet forventes at blive formørket af den ultraviolette stråling fra ufiltreret sollys.

Selfie stick ombord

"Vi har et par kameraer ombord, med en udstrakt på en selfie-stang for at se tilbage på krydsfiner og tage billeder for at se, hvordan den opfører sig, " tilføjer Jari. "Vi vil gerne se farveændringer og eventuelle revner og så videre."

Design og fremstilling af kamerabommen viste sig at være en interessant øvelse:strukturen skal være lille, da den kan være inden for den lille satellit til opsendelse, så strække sig fra det så langt som muligt, når du er i rummet.

"Designet er lavet af det finske ingeniørfirma Huld, skubbe 3D-print til dets grænser, " tilføjer Jari. "For Huld har Woodsat-projektet allerede vist sig at være et vigtigt referencepunkt for at gå ind i andre rummekaniske projekter, også."

Ud over kameraerne og ESA-donerede sensorsuite, Woodsat vil også bære en amatørradionyttelast, der gør det muligt for amatører at videresende radiosignaler og billeder rundt om i verden. At downlinke data fra dette "LoRa"-radiolink gør det nemmere at købe en 'jordstation', der koster så lidt som €10.

"Til sidst, Woodsat er simpelthen et smukt objekt i forhold til traditionelt nordisk design og enkelthed, det burde være meget interessant at se det i kredsløb, " fortsætter Jari. "Vores håb er, at det hjælper med at inspirere folk til at tage øget interesse for satellitter og rumsektoren som noget, der allerede berører hele vores liv, og vil kun blive større i fremtiden."

Woodsat skal lanceres inden udgangen af ​​dette år.