Cientistas japoneses querem enviar um satélite de madeira ao espaço

Foguetes de alumínio e arranha-céus de aço; veículos elegantes de alta velocidade e fachadas de vidro: é assim que “o futuro” tem sido imaginado há décadas.

Mas não é isso que Koji Murata imagina. Pesquisador da Universidade de Kyoto, no Japão, Murata tem explorado como materiais biológicos poderiam ser usados no espaço.

Murata se perguntou se ele “poderia construir uma casa de madeira na lua ou em Marte” e decidiu testar a teoria – criando um satélite de madeira.

Uma pesquisa recente da Administração Nacional Oceânica e Atmosférica (NOAA, na sigla em inglês) descobriu que 10% do aerossol atmosférico na estratosfera continha partículas metálicas de naves espaciais, incluindo satélites. O impacto a longo prazo destes fragmentos metálicos é desconhecido, mas os cientistas estão preocupados que possam danificar a frágil camada de ozono da Terra.

Os satélites de madeira seriam melhores para o planeta, ao mesmo tempo que proporcionariam a mesma funcionalidade que os seus homólogos de metal, diz Murata.

“No final de sua vida, os satélites reentram na atmosfera. A diferença é que a madeira do LingoSat queimará e eventualmente se tornará um gás, enquanto os metais se transformarão em partículas finas”, diz Murata.

Não é apenas um sonho: Murata e sua equipe trabalham no projeto há quatro anos e enviaram amostras de madeira ao espaço em 2021 para testar a resiliência do material às condições espaciais.

Agora, eles estão trabalhando com a agência espacial japonesa (JAXA) e a Nasa para enviar o protótipo do satélite, chamado LingoSat, em órbita no início do próximo ano.

Magnólia, cereja e bétula

Para Murata, chefe do projeto madeira espacial na Universidade de Kyoto, a madeira é uma escolha óbvia para estruturas espaciais.

“Quando você usa madeira na Terra, você tem problemas de queima, apodrecimento e deformação, mas no espaço você não tem esses problemas: não há oxigênio no espaço, então não queima, e não há criaturas vivas nelas, então não apodrecem”, diz ele.

A resistência por peso da madeira é a mesma do alumínio, o que também a torna uma escolha atraente para a construção espacial, acrescenta Murata – e os testes da equipe realizados na Estação Espacial Internacional descobriram que a madeira é notavelmente resistente no espaço.

Para o satélite, Murata testou três tipos de madeira: a bétula de Erman – comumente encontrada no leste asiático – a cereja japonesa e a magnólia obovata – uma espécie nativa do Japão. Embora o cipreste e o cedro sejam tipos de madeira mais comuns para construção, a equipe “escolheu materiais que pudessem suportar o máximo de trabalho detalhado possível”, devido ao pequeno tamanho dos satélites, diz Murata.

No final das contas, a madeira de magnólia venceu, pois suas células são pequenas e de tamanho uniforme, o que torna a madeira mais fácil de trabalhar e com menor probabilidade de rachar ou quebrar, diz ele.

Satélites sustentáveis

Os seres humanos têm colocado satélites em órbita desde a década de 1950, com até 100 naves espaciais lançadas todos os anos até 2010. Mas ao longo da última década, os lançamentos comerciais tornaram-se mais acessíveis e este número aumentou dramaticamente, ultrapassando para 1.400 novos satélites em 2021.

Com o número de foguetes enviados ao espaço provavelmente aumentará, a pesquisa da NOAA projetou que, nas próximas décadas, até metade do aerossol atmosférico na estratosfera poderá conter partículas metálicas de espaçonaves.

Outras organizações também pretendem utilizar madeira no espaço. A startup finlandesa Arctic Astronautics projetou o WISA Woodsat, um satélite de madeira que deveria ser lançado ao espaço em 2021. No entanto, o fundador da empresa, Jari Mäkinen, diz que o lançamento foi adiado por obstáculos burocráticos.

“O satélite está pronto, esperando em pedaços para ser montado novamente quando chegar a hora”, disse Mäkinen à CNN, acrescentando que assim que a empresa receber sua licença de operações espaciais, o satélite será lançado com o serviço privado de compartilhamento de foguetes RocketLab.

Na Universidade Khalifa, nos Emirados Árabes Unidos, o engenheiro aeroespacial Yarjan Abdul Samad está analisando o grafeno como um material potencial para objetos espaciais.

Samad está explorando a “nano-madeira” – uma madeira de baixa densidade combinada com grafeno para melhorar sua resistência. Samad concorda com Murata que, como material renovável e de baixa densidade, a madeira tem potencial não apenas para construir satélites, mas também para futuras estruturas espaciais.

“Há muitas pesquisas (projetos) em andamento para a agricultura espacial”, diz Samad. “Se tivermos madeira cultivada no espaço, ela poderá ser utilizada para fabricação no espaço”.

No entanto, ainda existem muitas incógnitas sobre a madeira nas estruturas espaciais, diz Tatsuhito Fujita, engenheiro da JAXA que esteve envolvido na revisão do projeto LingoSat.

“O uso de recursos naturais para hardware espacial (faz sentido) do ponto de vista dos objetivos de desenvolvimento sustentável, mas como a madeira nunca foi usada em satélites, não podemos dizer que tipo de benefício podemos obter neste momento”, diz Fujita.

Para a JAXA e o Programa J-Cube, a iniciativa de lançamento do satélite, a prioridade é a segurança – e o LingoSat passou na sua avaliação preliminar sem preocupações críticas, diz Fujita. “A JAXA também espera materiais estruturais mais leves e mais fortes, com menor probabilidade de gerar detritos, e está conduzindo pesquisas para atingir esse objetivo”.

Ao infinito

O LingoSat está nos estágios finais de sua revisão de segurança e deverá ser lançado em uma missão conjunta da JAXA e da Nasa no verão de 2024. Murata diz que eles monitorarão o satélite por no mínimo seis meses, para ver como ele funciona em condições espaciais – como as mudanças extremas de temperatura no espaço.

“Não há muita redução na resistência entre -150 a +150 graus Celsius, confirmamos isso em nossos experimentos”, diz Murata. “Mas um satélite dá a volta à Terra e apresenta enormes diferenças de temperatura em 90 minutos. Não sabemos até que ponto o satélite pode suportar este ciclo intenso e repetido de diferença de temperatura, por isso isto terá que ser investigado”.

A equipe também monitorará suas reações às ondas de rádio e aos campos magnéticos, e como a concha de madeira protege o semicondutor e o chip do satélite.

Em teoria, a madeira deveria ser um material mais barato de fabricar, embora, sendo uma tecnologia nova, Murata diz que eles ainda estão calculando os custos.

Até agora, poucos materiais foram usados para missões e objetos espaciais, diz Murata. Ele espera que sua pesquisa e o LingoSat possam mostrar as possibilidades de outros materiais de menor impacto.

“É um material renovável, ecologicamente correto e amigo das pessoas”, afirma Murata. “Acho que a madeira poderia ser usada no desenvolvimento espacial, particularmente como material interior e como material de proteção contra radiação, para pequenos satélites e veículos espaciais tripulados”.