Sateliți din...lemn? Cercetătorii japonezi au anunțat un proiect cu potențial revoluționar

de S.J.     HotNews.ro
Luni, 4 ianuarie 2021, 18:38 Science - Spatiul


Satelit
Foto: Pixabay
Compania japoneză Sumitomo Forestry a anunțat un proiect comun desfășurat alături de Universitatea din Kyoto pentru a testa ideea utilizării lemnului drept componentă în construcția de sateliți, relatează Phys.org.

Ca parte a anunțului, oficiali ai companiei le-au declarat reporterilor că lucrările la proiect vor începe cu experimente menite să testeze diferite tipuri de lemn în medii extreme.

Unele dintre componentele importante din majoritatea sateliților includ aluminiu, kevlar și aliaje de aluminiu - materiale capabile să reziste atât la temperaturi extreme, cât și la bombardarea constantă a radiațiilor cosmice.

Însă aceste caracteristici înseamnă și că sateliții rămân pe orbită mult timp după ce durata lor de funcționare s-a încheiat, ducând astfel la înmulțirea gunoiului spațial care orbitează planeta.

Potrivit Forumului Economic Mondial, în prezent există aproximativ 6.000 de sateliți care înconjoară Pământul, dar doar 60% dintre aceștia sunt încă în uz.

Unii experți prognozează că aproape 1.000 de sateliți vor fi lansați în spațiu în fiecare an în deceniul următor. Având în vedere durata lor de viață, asta ar însemna mii de sateliți „morți” care vor orbita planeta în următorii ani.

Aceste resturile spațiale reprezintă o amenințare semnificativă pentru alți sateliți (toți se deplasează cu mii de kilometri pe oră) și pentru misiunile spațiale cu echipaj, majoritatea comunității spațiale fiind de acord că gunoiul din jurul planetei devine o problemă tot mai serioasă.

Și există mai multe vești proaste: s-a descoperit că aluminiul folosit în sateliți se sparge atunci acesta reintră în atmosferă, creând sute sau mii de particule minuscule de alumină care plutesc în atmosfera superioară timp de mulți ani, creând posibile probleme pentru mediu.

Cercetătorii japonezi speră să reușească să înlocuiască aceste materiale cu unele din lemn. Avantajul major al folosirii lemnului în construirea sateliților este că acesta arde complet la reintrarea în atmosferă.

Dar un alt bonus major al utilizării lemnului pentru a crea carcasa exterioară a unui satelit este că undele electromagnetice ar trece prin el, ceea ce înseamnă că antenele ar putea fi plasate în interiorul structurilor satelitului, făcându-le mai ușor de proiectat și construit.

Cercetătorii intenționează să caute tipuri de lemn corespunzătoare pentru acest scop și să efectueze experimente pentru a vedea dacă acestea ar putea fi tratate pentru a rezista condițiilor de spațiu.

Ei prezic că vor avea un produs pregătit pentru testare până în 2023.

Citește și:






Citeste doar ceea ce merita. Urmareste-ne si pe Facebook si Instagram.

















4580 vizualizari

  • -4 (12 voturi)    
    Alo, domnu' tâmplar... (Luni, 4 ianuarie 2021, 18:49)

    Nyk1 [utilizator]

    ...v-am adus un satelit la reparat!
  • -3 (7 voturi)    
    Cand nu stie mana dreapta (Luni, 4 ianuarie 2021, 20:17)

    ipolitic [utilizator]

    ce face aia stanga. Exista cercetari foarte serioase si promitatoare privind eliminarea in stratosfera a unor particule foarte fine, in pricipiu oxizi sau carbonati metalici (de ex. carbonat de calciu, adica var) pentru a crea nori reflectorizanti menite sa imblanzwasca incalzirea globala. Asa ca, particulele de alumina s-ar inscrie pe aceasta linie. Pe de alta parte, cantitatea de alumina eliberata in stratosfera prin arderea satelitilor nu depaseste cateva tone sau sute de tone, fata de miliarde de tone de praf mineral produs de industrie sau de praf saharian transportat de vant.
    Ideea in sine nu e rea, dar utilizarea unor materiale cu rezistenta scazuta inseamna supra-dimensionarea structurilor trimise in spatiu, cu un consum marit de combustibil pentru racheta purtatoare. Finantarea unor cercetari genetice, care sa aiba ca rezultat crearea unui vrej de fasole care ar creste pana dincolo de ionosfera, ar fi mai utila.
    • +1 (5 voturi)    
      Lemnul si otelul ... (Luni, 4 ianuarie 2021, 22:00)

      Eu the first [utilizator] i-a raspuns lui ipolitic

      ... au cam aceeasi rezistenta, raportat la masa. Doar atat ca lemnul are volum mai mare/densitate mai mica. Nu stiu sa fie sateliti realizati integral din titan, sau aliaje care-s si usoare si mai rezistente decat otelul. Asa ca dpv strict al masei nu ma astept ca un satelit din lemn sa fie mai greu decat unul de metal.

      Lemnul are insa un alt avantaj fata de otel: rezistenta la oboseala mult mai mare, de prost gust mai mare, de parc-ar fi vrut sa se laude. Daca o structura de otel cedeaza dupa cateva sute de mii de cicluri, o structura similara din lemn cedeaza la oboseala dupa cateva milioane sau zeci de milioane de cicluri similare. Aia s-ar putea sa permita proiectarea unor structuri cu rezistenta mai mica, pentru ca modul in care se deterioreaza lemnul e diferit. Aia implicit inseamna si mai usoare.

      Alt avantaj, poate, ar fi rigiditatea. Constanta elastica, raportata la masa, e semnificativ mai mare pentru lemn.
      • +1 (5 voturi)    
        Ii inteleg (Luni, 4 ianuarie 2021, 23:00)

        ipolitic [utilizator] i-a raspuns lui Eu the first

        pe cei care mi-au dat minusuri, oamenii au nevoie de povesti. Dar afirmatiile dumitale in care pui in cosul de gunoi efortul imens a milioane de cercetatori si ingineri, care lucreaza de zeci-sute de ani sa scoata oteluri si alte aliaje infinit mai rezistente la ruptura si oboseala decat materialele clasice-frizeaza absurdul. De materialele compozite high-tech nici nu amintesc. Intrucat banuiesc ca nu esti specialist in domeniu, te intreb doar: cum ai putea realiza o cheie tubulara de crom-vanadiu din lemn? Sau un cutit de strung de mare productivitate? Sau ce zici de zgaraie nori construiti din beton armat cu lemn?
        • +3 (5 voturi)    
          minusurile e de la aia cu vreju'... (Marţi, 5 ianuarie 2021, 7:00)

          richter [utilizator] i-a raspuns lui ipolitic

          la inaltimea la care a crescut fasolea, deja se lovesc satelitii de lemn de ea,,,,
        • +1 (3 voturi)    
          Da, nu-s de meserie, ce sa zic (Marţi, 5 ianuarie 2021, 14:17)

          Eu the first [utilizator] i-a raspuns lui ipolitic

          Ce-i drept, n-am mai profesat de vreo doua decenii, da' am un master in fizica materialelor. Nu-s multe job-uri pe felie in domeniu, si la vremea cand am terminat io facultatea erau si mai putine, si mult mai prost platite, asa ca m-am reorientat de nevoie. Da' totusi, cre' ca stiu mai multe despre proprietatile fizice ale materialelor decat un amator.

          O comparatie pe cifre. Rezistenta la rupere pentru un otel carbon decent e sub 400 MPa. Rezistenta la rupere pentru lemn de stejar, in lungul fibrei, e usurel sub 100 MPa. Densitatea otelului e undeva spre 7.8 tone pe metru cub, cea a stejarului n-ajunge la 700 kg/mc. Adica o bara din stejar care sa aibe aceeasi rezistenta cu o bara din otel tre' sa fie de patru ori mai groasa, dar cu toate astea va cantari doar pe-un sfert cat cea de otel. Aliaje de aluminiu facute special pentru rezistenta mecanica mare au intr-adevar o densitate spre jumatate din cea a stejarului, dar au rezistenta la rupere mai mica, cel mult comparabile, si sunt notoriu de sensibile la oboseala, cedand in mod tipic de cateva ori pana la cateva zeci de ori mai repede decat otelul la cicluri repetate. In plus, toate aliajele metalice devin extrem de rigide si casante la temperaturi foarte mici, pe cand lemnul, chiar daca devine si el mai rigid, nu. Despre ce vorbim?

          Da' facand abstractie de ce stiu io, stau si ma intreb, in ce masura unu' Nae'n ploaie care se trezeste sa comenteze la o stire de pe HN e mai calificat decat cercetatorii aia japonezi, care din asta traiesc, sa-si dea cu parerea despre problema. Oare si aia-s neprofesionisti?
          • +2 (4 voturi)    
            Cifre (Marţi, 5 ianuarie 2021, 21:00)

            ipolitic [utilizator] i-a raspuns lui Eu the first

            Rezistenta la rupere in MPa
            Lemn ~50..100
            Bambus 300
            Otel(CrV) 940
            Otel(MS2800) 2690
            Otel(AerMet340) 2430
            Aliaj Al(6061) 300
            Epoxy-fibra de sticla:~2300
            Fibra de carbon(Toray) 7000
            Kevlar 3700
            Zylon 5800
            • +1 (1 vot)    
              Bun, si densitatile? (Miercuri, 6 ianuarie 2021, 23:38)

              Eu the first [utilizator] i-a raspuns lui ipolitic

              Ce listati dvs. e in cea mai mare parte irelevant, si fara absolut nici o valoare informativa, cata vreme nu puneti datele in context. Cat costa sa propulsezi pe orbita fiecare material, raportat la rezistenta mecanica? Cum i se schimba proprietatile in intervalul de temperatura extrem de larg la care sunt expusi satelitii? Cum rezista la radiatie? E materialul izotropic sau nu? Daca e, poate fi folosit in asa fel incat sa compensezi anizotropia fara compromisuri majore de proiectare si fabricatie? Care-i constanta elastica, si cat se deformeaza inainte de rupere?

              Majoritatea carcaselor de satelit sunt construite din varii aliaje de aluminiu - suficient de rezistente dar in acelasi timp extrem de usoare, ca sa scada semnificativ costurile de propulsare pana pe orbita. Aluminiul insa are o problema: proprietatile lui mecanice variaza mult mai mult cu temperatura decat cele ale lemnului (cel putin la temperaturi de la putine zeci de grade Celsius sub zero pana la putine sute de grade Celsius peste zero stim sigur). Si rezistenta, raportata la densitate, e mai mica decat cea a multor lemne. Asa ca daca cumva se dovedeste ca lemnul nu se degradeaza rapid in conditiile din afara atmosferei terestre (de ex. de la radiatie prea puternica), strict din punct de vedere al proprietatilor mecanice, si ca isi pastreaza proprietatile mecanice si la multe zeci de grade sub zero Celsius, e un material mai avantajos decat aluminiul. Sa nu zic ca si mult mai ieftin.

              Si totusi, or fi amatori si cercetatorii japonezi care s-au hotarat sa investigheze posibilitatea?

              Plus, ca idee, unele lemne trec de 200 MPa rezistenta la rupere. Bambusul nu e lemn, e o iarba care crese foarte mare. Panourile sau parchetul de bambus se fac din bucati de bambus din care-au fost eliminate nodurile, care-au fost impregnate cu rasina si apoi presate puternic. Aia-i schimba complet proprietatile mecanice, cele ale rasinii de impregnare devenind dominante, si densitatea devine foarte mare.
          • 0 (0 voturi)    
            Aici pe Pamant ai dreptate! (Vineri, 8 ianuarie 2021, 11:23)

            Jegul Cristian Ioan [utilizator] i-a raspuns lui Eu the first

            Ai perfecta dreptate cu grinda de stejar>
            Datorita sectiuniimai mari, va avea o rezistenta la flexiune mult mai mare decat bara de otel, fiind totodata mai usoara.
            Iar o usa din lemn masiv rezist la foc mai bine decat una de otel: se carbonieza, dar foarte lent, pe cand otelul, mult inainte de a deveni incandescent, isi pierde mult din rezistenta!

            Totusi, NU avem zgarie-nori cu stuctura din lemn.
  • 0 (0 voturi)    
    Ca De Haviland Mosquito? (Miercuri, 6 ianuarie 2021, 13:30)

    BEDE [utilizator]

    Prin 1941 a fost făcut cu structuri de rezistență în principal din lemn De Havinalnd Mosquito. Pe atunci un avantaj era că lemnul făcea ca să fie mai puțin vizibil pe radar.
    Totuși, să vedem rezultatele. Mai ales, nu văd de unde atâta lemn de calitate dacă este să se facă multe structuri de rezistență din lemn, nu numai la sateliți. Doar un copac are nevoie de 50-100 de ani ca să ajungă matur și apoi lemnul nu se poate retopi ca oțelul pentru a fi refolosit.
    • +1 (1 vot)    
      Un hectar de padure din zona temperata ... (Miercuri, 6 ianuarie 2021, 23:44)

      Eu the first [utilizator] i-a raspuns lui BEDE

      ... produce 3-4 metri cubi de lemn utilizabil pe an, in paduri de foioase sanatoase si bine intretinute - mai mult in plantatii. Putini copaci au nevoie de 100 de ani ca sa ajunga la varsta de taiere, in plantatii de copaci (care-s echivalentul culturilor intensive din agricultura, n-au mare lucru in comun cu padurea). Majoritatea rasinoaselor au nevoie de pana-n 30 de ani, da' ala e lemn relativ moale si nu foarte durabil. Specii uzuale de foioase, gen fag sau stejar, in conditii optime de cultivare, se pot recolta dupa 30-40 de ani. Nucul are nevoie de 50-60 de ani, da' nucul e mai mult un lemn decorativ decat unul utilitar.

      Otelul sau aluminiul folosit la sateliti n-ajunge inapoi pe pamant, la centre de colectare, ca sa fie retopit. Da' nici nu se produc milioane de sateliti in fiecare an, cum se produc masini. Asa ca din punct de vedere al cantitatii, lemnul necesar pentru sateliti, daca se constata ca materialul chiar e utilizabil, va fi infim fata de ce consuma industria mobilei, constructiile sau fabricile de hartie.


Abonare la comentarii cu RSS
Vremea la


/
Maine:
|

ESRI

Top 10 articole cele mai ...



Hotnews
Agenţii de ştiri

Siteul Hotnews.ro foloseste cookie-uri. Cookie-urile ne ajută să imbunatatim serviciile noastre. Mai multe detalii, aici.



powered by
developed by