Vệ tinh bằng gỗ đầu tiên trên thế giới đang được triển khai, dưới dạng WISA Woodsat của Phần Lan. Các chuyên gia vật liệu của ESA đóng góp một loạt các cảm biến thử nghiệm cho sứ mệnh cũng như hỗ trợ việc thử nghiệm trước chuyến bay. Tín dụng: Du hành vũ trụ Bắc Cực

Vệ tinh bằng gỗ đầu tiên trên thế giới đang được triển khai, dưới dạng WISA Woodsat của Phần Lan. Các chuyên gia vật liệu của ESA đóng góp một loạt các cảm biến thử nghiệm cho sứ mệnh cũng như hỗ trợ việc thử nghiệm trước chuyến bay.

WISA Woodsat là ‘CubeSat’ 10x10x10cm – một loại tế bào nano được xây dựng từ các hộp tiêu chuẩn – nhưng với các tấm bề ​​mặt làm bằng ván ép. Ngoại thất không gỗ duy nhất của Woodsat là các thanh góc bằng nhôm được sử dụng để triển khai không gian cũng như gậy tự sướng bằng kim loại.

Nhiệm vụ được bắt đầu bởi Jari Makinen, một nhà văn và phát thanh viên người Phần Lan. Anh đồng sáng lập một công ty có tên là Arctic Astronautics, nơi tiếp thị các bản sao đầy đủ chức năng của CubeSats sẵn sàng lên quỹ đạo cho các mục đích giáo dục, đào tạo và sở thích. “Tôi luôn thích làm máy bay mô hình, trong đó có rất nhiều bộ phận bằng gỗ. Đã từng làm việc trong lĩnh vực giáo dục vũ trụ, điều này khiến tôi tự hỏi; tại sao chúng ta không di chuyển bất kỳ vật dụng bằng gỗ nào trong không gian?”

WISA và Woodsat. Tín dụng: Du hành vũ trụ Bắc Cực

“Vì vậy, ý tưởng đến với tôi trước hết là bay một vệ tinh bằng gỗ vào tầng bình lưu, trên một khinh khí cầu thời tiết. Nó xảy ra vào năm 2017 với một bản sao bằng gỗ của KitSat. Sau khi mọi việc suôn sẻ, chúng tôi quyết định nâng cấp nó và thực sự đi vào quỹ đạo Từ đó. Dự án chỉ tăng gấp đôi: chúng tôi tìm thấy sự hỗ trợ thương mại và chúng tôi có được một bến đỗ trên bệ phóng điện tử từ Phòng thí nghiệm Tên lửa ở New Zealand. “

Cảm biến ESA để hít vào bên trong Woodsat

Riccardo Rambini, Trưởng phòng Vật lý và Hóa học của ESA về Vật liệu, nhận xét: “Đó là một lịch trình dày đặc, nhưng chúng tôi hoan nghênh cơ hội đóng góp vào tải trọng của Woodsat để đổi lấy sự giúp đỡ trong việc đánh giá sự phù hợp của nó cho chuyến bay.

“Thành phần đầu tiên chúng tôi phóng là cảm biến áp suất, cho phép chúng tôi xác định áp suất cục bộ trong các khoang trên tàu trong những giờ và ngày sau khi phóng lên quỹ đạo. Đây là yếu tố quan trọng đối với hoạt động của các hệ thống công suất lớn và ăng-ten tần số vô tuyến, vì một lượng nhỏ các hạt trong khoang có thể gây hại cho cô ấy.

Thiết kế WISA Woodsat được tiết lộ. Tín dụng: Du hành vũ trụ Bắc Cực

“Cảm biến này được thiết kế cho chúng tôi bởi Sens4 ở Đan Mạch, công ty đã thực hiện một công việc tuyệt vời trong việc loại bỏ thiết kế tiêu chuẩn của nó để phù hợp với kích thước hạn chế trên bo mạch và hạn chế về điện năng.”

Bruno Brass, Kỹ sư Vật liệu của ESA, cho biết thêm: “Điều tốt ở đây là chúng tôi đã tạo ra một thiết bị chi phí thấp có thể tìm thấy tất cả các loại sử dụng bổ sung, cả trên quỹ đạo và trên mặt đất trong môi trường thử nghiệm.”

Bên cạnh là một đèn LED trực tiếp với một điện trở quang cảm biến khi nó sáng lên. Nhưng năng lượng của đèn LED sẽ đến từ một loại nhựa dẫn điện được in 3D được gọi là polyether ether xeton, gọi tắt là PEEK, mở ra khả năng in hoặc thậm chí liên kết dữ liệu trực tiếp bên trong cơ thể của các sứ mệnh không gian trong tương lai.

Trung tâm kỹ thuật của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu: ESTEC, Trung tâm Công nghệ và Nghiên cứu Không gian Châu Âu, ở Noordwijk, Hà Lan. Tín dụng: ESA-G. người khuân vác

Orcun Ergincan, Kỹ sư vật liệu của ESA, nhận xét: “Phần tử còn lại là một vi cân bằng tinh thể thạch anh, đóng vai trò như một công cụ giám sát có độ nhạy cao đối với sự nhiễm bẩn, đo lường bất kỳ cặn bẩn nào có kích thước nano từ các thiết bị điện tử trên bo mạch cũng như bề mặt gỗ. Đóng góp bởi OpenQCM ở Ý, công ty này cũng đang xây dựng một bộ bảng mạch in toàn diện để tổ chức ba cuộc trình diễn với các cảm biến tích hợp.

Woodsat. Ván ép

Các nhà tài trợ của Woodsat là UPM Plywood của Phần Lan, một trong những nhà sản xuất ván ép lớn nhất trên thế giới.

“Vật liệu cơ bản cho ván ép là bạch dương và về cơ bản chúng tôi sử dụng cùng một thứ mà bạn sử dụng trong cửa hàng kim khí hoặc để làm đồ nội thất,” kỹ sư trưởng của Woodsat và đồng sáng lập ngành du hành vũ trụ Samuli Neiman giải thích.

Phòng thí nghiệm Vật liệu và Linh kiện Điện ESA bao gồm hơn 20 cơ sở thí điểm tùy chỉnh và hàng trăm công cụ tổng thể, đảm bảo lựa chọn tối ưu các thành phần, vật liệu và quy trình điện cho các nhiệm vụ ESA và các dự án ngoài trời, có tính đến những thách thức môi trường độc đáo liên quan đến việc xây dựng không gian, cũng như điều tra các hỏng hóc để đảm bảo rằng không có vấn đề Tương tự nào xảy ra trong các nhiệm vụ trong tương lai. Tín dụng: ESA

“Sự khác biệt chính là ván ép thông thường quá ẩm để sử dụng trong không gian vũ trụ, vì vậy chúng tôi đặt gỗ của mình vào buồng nhiệt chân không để làm khô. Sau đó, chúng tôi cũng lắng lớp nguyên tử, thêm một lớp ôxít nhôm rất mỏng – thường được sử dụng để đóng gói điện tử. Điều này sẽ làm giảm bất kỳ khói nào khác ngoài gỗ mong muốn, được gọi là “thoát khí” trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, đồng thời bảo vệ khỏi tác động ăn mòn của oxy nguyên tử. Chúng tôi cũng sẽ kiểm tra các loại vecni khác trên một số phần của gỗ. “

Biến thể oxy phản ứng cao này được tìm thấy ở rìa khí quyển – kết quả của sự phân hủy các phân tử oxy tiêu chuẩn bởi bức xạ cực tím mạnh từ mặt trời – và được phát hiện lần đầu tiên khi nó ăn chăn nhiệt trên các chuyến bay tàu con thoi thời kỳ đầu.

Tại Woodsat, các kỹ sư của ESA Materials đang bắt tay vào sản xuất cảm biến áp suất, thử nghiệm chất dẻo dẫn điện và cân bằng chính xác các tinh thể thạch anh, tất cả trên cùng một bảng mạch in, cũng như thử nghiệm các hợp kim bộ nhớ hình dạng. Tín dụng: ESA

Thử nghiệm trước khi bay chỉ ra rằng vệ tinh, sẽ quay quanh độ cao 500-600 km trong quỹ đạo địa cực đồng bộ với mặt trời, sẽ tồn tại khi tiếp xúc với oxy nguyên tử. Nhưng gỗ dự kiến ​​sẽ sẫm màu do tia cực tím của ánh sáng mặt trời không được lọc.

Gậy chụp ảnh tự sướng trên máy bay

Jari cho biết thêm: “Chúng tôi có một cặp camera trên tàu, một trong số đó được kéo dài trên gậy tự sướng để quan sát tấm ván ép và chụp ảnh để xem nó hoạt động như thế nào. “Chúng tôi muốn xem sự thay đổi màu sắc, bất kỳ vết nứt nào, v.v.”

Việc thiết kế và sản xuất cánh tay máy ảnh được chứng minh là một bài tập thú vị: thân tàu phải nhỏ vì nó có thể nằm bên trong một vệ tinh phóng nhỏ, và sau đó kéo dài hết mức có thể khi ở trong không gian.

LEOX mới của ESA, Cơ sở Quỹ đạo Trái đất Thấp, lần đầu tiên được phóng vào tháng 4 năm 2017. Trình mô phỏng mới này bắn tia laser để tạo ra “oxy nguyên tử” chỉ gặp ở quỹ đạo thấp – và được biết là ăn mòn bề mặt của các vệ tinh. LEOX tạo ra oxy nguyên tử ở mức năng lượng tương đương với vận tốc quỹ đạo – 7,8 km / s – để mô phỏng môi trường không gian càng gần càng tốt. Nó cũng có thể kiểm tra với lưu lượng cao hơn, giúp tiết kiệm thời gian và tiền bạc cho việc kiểm tra. Oxy phân tử tinh khiết được tiêm vào một buồng chân không với chùm tia laze xung tập trung vào nó. Với một tia sáng màu tím mỗi khi tia laser được bắn ra, oxy được chuyển đổi thành một plasma nóng có sự giãn nở nhanh chóng được dẫn hướng dọc theo một vòi phun hình nón. Sau đó, nó tách ra để tạo thành chùm oxy nguyên tử năng lượng cao. Cơ sở mới này nằm trong Phòng thí nghiệm Vật liệu và Linh kiện Điện, một trong nhóm các phòng thí nghiệm tại Trung tâm Kỹ thuật của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu ở Hà Lan, chuyên dùng để mô phỏng mọi khía cạnh của môi trường không gian. tín dụng: ESA, CC BY-SA 3.0 IGO

Jari cho biết thêm: “Thiết kế được tạo ra bởi công ty kỹ thuật Phần Lan Huld, thúc đẩy in 3D đến giới hạn của nó. “Đối với Huld, dự án Woodsat đã được chứng minh là một điểm khởi đầu quan trọng cho các dự án cơ học không gian khác.”

Ngoài các máy ảnh và mảng cảm biến do Cơ quan Vũ trụ Châu Âu tặng, Woodsat cũng sẽ mang theo một thiết bị vô tuyến nghiệp dư cho phép những người có sở thích chuyển tiếp tín hiệu và hình ảnh vô tuyến trên khắp thế giới. Dữ liệu đường xuống từ liên kết vô tuyến “LoRa” bao gồm việc mua một “trạm mặt đất” với chi phí dưới 10 euro.

Gary tiếp tục: “Cuối cùng, Woodsat chỉ đơn giản là một vật thể đẹp đẽ về thiết kế và sự đơn giản của Bắc Âu truyền thống, sẽ rất thú vị khi nhìn thấy nó trong quỹ đạo. “Chúng tôi hy vọng nó sẽ giúp truyền cảm hứng cho mọi người tăng cường sự quan tâm đến vệ tinh và lĩnh vực không gian như một thứ đã chạm đến tất cả cuộc sống của chúng ta và sẽ chỉ phát triển về quy mô trong tương lai.”

Woodsat dự kiến ​​ra mắt trước cuối năm nay.