“ดาวเทียมจากไม้” เพื่อลดขยะอวกาศและปกป้องชั้นโอโซน

ญี่ปุ่นกำลังพัฒนาโครง “ดาวเทียม” ที่ใช้วัสดุจากไม้ธรรมชาติ เพื่อทดลองหาวัสดุใหม่ในการสร้างดาวเทียมและลดปัญหาอนุภาคโลหะที่ล่องลอยอยู่ในชั้นบรรยากาศชั้นบน ที่อาจเป็นหนึ่งในปัจจัยที่ทำลายชั้นโอโซนของโลก

ดาวเทียมที่โคจรรอบโลกนั้นล้วนใช้วัสดุโครงสร้างจากโลหะ ความคงทนถาวรของวัสดุเหล่านี้ได้รับการพิสูจน์กันมาอย่างเนิ่นนาน เพียงแต่เมื่อถึงเวลาปลดระวางของดาวเทียม ดาวเทียมเหล่าจะถูกโยนทิ้ง การจะปล่อยดาวเทียมทิ้งไว้ในวงโคจรเฉย ๆ ไม่สามารถกระทำได้ เนื่องจากพื้นที่ในวงโคจรรอบโลกนั้นมีจำกัด หากทิ้งมันไว้ในวงโคจรโดยที่ไม่ได้ทำอะไร เปรียบเสมือนการทิ้งพื้นที่ในวงโคจรที่มีค่าไว้โดยสูญเปล่า และในที่สุดชั้นบรรยากาศของโลกอันน้อยนิดก็จะค่อย ๆ ชะลอความเร็วของดาวเทียมที่ปลดระวางให้ค่อย ๆ ต่ำลงจนตกเข้ามาเกิดการเผาไหม้ในชั้นบรรยากาศ หรืออาจจะเข้าไปใกล้และรบกวนกับดาวเทียมดวงอื่น ๆ ซึ่งอาจทำให้เกิดการชนหรืออันตรายกับดาวเทียมอื่น ๆ ในวงโคจรได้

เมื่อดาวเทียมกำลังจะหมดอายุขัยของการใช้งาน เพื่อป้องกันปัญหาที่อาจเกิดขึ้นจากการชนกันของดาวเทียมในวงโคจร ผู้มีส่วนเกี่ยวข้องจึงจำเป็นต้องพาดาวเทียมตกกลับมาภายในชั้นบรรยากาศอย่างมีการควบคุมและมีความปลอดภัย เพื่อทำให้มั่นใจได้ว่าดาวเทียมเหล่านี้จะไม่ทำอันตรายอะไรกับดาวเทียมดวงอื่นและตกอย่างมีการควบคุม ป้องกันไม่ให้ตกลงภายในเมืองหรือเขตชุมชน

แต่การถูกเผาไหม้ภายในชั้นบรรยากาศโลกนั้น หมายความว่า จะต้องมีเถ้าธุลีและอนุภาคขนาดเล็กที่เกิดจากการเผาไหม้กับชั้นบรรยากาศของยานอวกาศหลงเหลืออยู่หลังจากเกิดการเผาไหม้ไปแล้ว ซึ่งอนุภาคที่เกิดจากการเผาไหม้นั้นมีจำนวนมากตามวัสดุที่สร้างขึ้นมาเป็นดาวเทียม โดยมากแล้ววัสดุที่สร้างโครงดาวเทียมจะทำขึ้นมาจากอะลูมิเนียมเพราะมีน้ำหนักเบาและแข็งแรง อนุภาคที่เกิดจากการเผาไหม้ภายในชั้นบรรยากาศของดาวเทียมก็จึงมีอนุภาคของอะลูมิเนียมออกไซด์ (Al2O3) หรือ Alumina อยู่ ซึ่งเป็นหนึ่งในตัวการทำลายชั้นโอโซนของโลกเรา

ชั้นโอโซนมีความสำคัญในการดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์ ซึ่งอนุภาค Alumina จากการเผาไหม้ของดาวเทียมในชั้นบรรยากาศนั้นก็ไปยับยั้งการดูดซับอัลตราไวโอเลตของชั้นโอโซนและส่งผลทำให้ชั้นโอโซนบางลง ซึ่งสิ่งนี้ไม่ดีกับโลกของเราอย่างแน่นอน

คณะวิจัยจากมหาวิทยาลัยเกียวโตและบริษัทอายุกว่า 400 ปี Sumitomo Forestry ซึ่งมีความเชี่ยวชาญด้านการแปรรูปไม้และก่อสร้าง ได้ร่วมกันศึกษาการแปรรูปไม้เพื่อนำมาสร้างเป็นโครงสร้างหลักให้กับดาวเทียม มีเหตุผลว่าเพื่อพัฒนาเป็นวัสดุใหม่สำหรับดาวเทียมและยานอวกาศ และลดปัญหาการเกิดฝุ่นอนุภาคโลหะแขวนลอยภายในชั้นบรรยากาศอันเกิดจากการเผาไหม้ของดาวเทียม

เมื่อไม้ถูกเผาไหม้ในชั้นบรรยากาศ ฝุ่นละอองและเศษซากที่หลงเหลือจะมีแค่โมเลกุลของสารอินทรีย์และผงคาร์บอนเท่านั้น ซึ่งเป็นโมเลกุลที่มีอยู่แล้วในธรรมชาติ และธรรมชาติสามารถกำจัดได้ด้วยตัวเอง จึงเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากกว่าเดิม

ผลการทดลองการนำไม้ขึ้นไปสัมผัสกับสภาพอวกาศภายนอกบนสถานีอวกาศนานาชาติเป็นระยะเวลา 1 ปี พบว่า หลังจากนำตัวอย่างไม้บนสถานีอวกาศกลับลงมายังโลก พบว่าโครงสร้างไม้นั้นแทบจะไม่มีร่องรอยของความเสียหายให้เห็นเป็นประจักษ์เลย เพราะว่าในอวกาศนั้นไม่มีอากาศและความชื้นทำให้ไม่มีความเสียหายที่จะเกิดขึ้นกับตัวไม้ได้ และอีกภายนอกอวกาศยังไม่มีสิ่งมีชีวิตอะไรที่จะมากินไม้เหล่านี้ได้อีกด้วย

นอกจากนี้ จากการทดสอบกับไม้หลากหลายประเภท พบว่าไม้จากต้นแมกโนเลียนั้นมีความทนทานกับสภาพอวกาศมากที่สุด และมันได้ถูกคัดเลือกเพื่อมาเป็นวัสดุหลักในการสร้างโครงให้กับดาวเทียมดวงแรกของโลกที่ทำมาจากไม้ ชื่อว่า “ลิกโนแซต” (Lignosat) ซึ่งดาวเทียมดวงนี้จะถูกส่งขึ้นไปในอวกาศภายในช่วงกลางปีนี้

และหากดาวเทียมลิกโนแซตสามารถทำงานได้ดีในอวกาศ นั่นหมายความว่าจะเป็นการเปิดประตูใหม่สู่วัสดุใหม่ในการสร้างดาวเทียม ที่จะเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากยิ่งขึ้น

เรียบเรียงโดย : จิรสิน อัศวกุล

🎧 อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS  

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

ที่มาข้อมูล: theguardian, wionews, nanosats