KYOTO, Nhật Bản (NV) – Hỏa tiễn bằng nhôm và tòa nhà chọc trời làm từ thép; phi thuyền tốc độ cao bóng loáng và bọc bằng kiếng: đó là viễn cảnh “tương lai” đã được mường tượng nhiều thập niên qua.
Nhưng đó không phải là điều Koji Murata tưởng tượng. Là nhà nghiên cứu tại đại học Kyoto University ở Nhật Bản, Murata đang khám phá cách ứng dụng vật liệu sinh học trong không gian.
Nghiên cứu gần đây của Cơ Quan Khí Quyển và Đại Dương Quốc Gia (NOAA) cho thấy 10% aerosol trong khí quyển trong tầng bình lưu chứa các hạt kim loại từ phi thuyền vũ trụ, gồm có cả vệ tinh. Tác động lâu dài của những mảnh kim loại này vẫn chưa được kiểm chứng, nhưng các khoa học gia lo ngại nó có thể làm hỏng tầng ozone mỏng manh của Trái Đất.
Murata nói các vệ tinh bằng gỗ sẽ tốt hơn cho địa cầu trong khi vẫn hoạt động tương tự như vệ tinh kim loại.
“Khi ngừng hoạt động, các vệ tinh sẽ quay trở lại bầu khí quyển. Sự khác biệt là gỗ trong vệ tinh LingoSat sẽ bốc cháy và cuối cùng trở thành khí, còn kim loại sẽ thành hạt mịn,” Murata nói.
Đó không chỉ là giấc mơ viển vông: Murata và đồng sự đã làm việc trong dự án này suốt bốn năm và gửi các mẫu gỗ lên vũ trụ vào năm 2021 để kiểm tra sức bền của vật liệu trong môi trường không gian.
Hiện họ đang hợp tác với cơ quan vũ trụ Nhật Bản (JAXA) và NASA để phóng vệ tinh nguyên mẫu mang tên LingoSat lên quỹ đạo đầu năm tới.
Với Murata, người đứng đầu dự án gỗ không gian tại đại học Kyoto University, gỗ là sự lựa chọn hiển nhiên cho máy móc không gian.
“Khi quý vị dùng gỗ trên Trái Đất, quý vị sẽ thấy gỗ cháy, mục nát và biến dạng, nhưng trong không gian, người ta không gặp phải những vấn đề đó: không có oxygen trong không gian nên nó không cháy và không có sinh vật sống trong đó giúp gỗ không thối rữa,” ông nói.
Độ bền trên trọng lượng của gỗ tương đương nhôm, điều này cũng giúp các khoa học gia chọn gỗ để xây cất trong không gian, Murata cho biết thêm – và các thí nghiệm của đội ngũ nghiên cứu được thực hiện tại Trạm Vũ trụ Quốc Tế ISS cho thấy gỗ có khả năng đàn hồi đáng kể ngoài không gian.
Đối với vệ tinh, Murata thử nghiệm ba loại gỗ: bạch dương Erman – thường được tìm thấy ở Đông Á – anh đào Nhật Bản và mộc lan obovata – loại gỗ có nguồn gốc Nhật Bản. Mặc dù cây bách và gỗ tuyết tùng là những loại gỗ phổ biến hơn để chế tạo nhưng nhóm “quyết định chọn những chất liệu có thể chịu được nhiều chi tiết chế tạo nhất có thể,” vì kích thước nhỏ của các vệ tinh, Murata cho biết.
Cuối cùng, gỗ mộc lan thắng thế nhờ các tế bào có kích thước nhỏ và đồng đều, giúp gỗ dễ gia công hơn và ít có khả năng bị chẻ hoặc gãy, ông nói.
Con người từng đưa vệ tinh vào quỹ đạo từ những năm 1950, hơn 100 phi thuyền vũ trụ được phóng mỗi năm cho tới 2010. Nhưng trong thập niên qua, việc phóng vệ tinh thương mại trở nên dễ thực hiện hơn và con số này tăng lên đáng kể, vượt qua 1,400 vệ tinh mới năm 2021. Số lượng hỏa tiễn được đưa lên vũ trụ có khả năng tăng lên, nghiên cứu của NOAA dự đoán trong những thập niên tới, có tới một nửa lượng aerosol trong khí quyển ở tầng bình lưu có thể chứa các hạt kim loại từ phi thuyền vũ trụ.
Công ty khởi nghiệp Arctic Astronautics của Phần Lan thiết kế WISA Woodsat, vệ tinh bằng gỗ dự trù phóng lên vũ trụ năm 2021. Tuy nhiên, nhà sáng lập công ty Jari Mäkinen cho biết đề án bị cản trở bởi những thủ tục rườm rà.
Tại đại học Khalifa University ở Các Tiểu Vương Quốc Ả Rập Thống Nhất, kỹ sư hàng không vũ trụ Yarjan Abdul Samad đang nghiên cứu graphene như một chất liệu tiềm năng cho các vật thể không gian.
LingoSat đang trong giai đoạn cuối cùng của tiến trình đánh giá an toàn và dự trù sẽ phóng đi trong sứ mệnh chung của JAXA và NASA vào mùa Hè năm 2024. Murata cho biết họ sẽ theo dõi vệ tinh tối thiểu sáu tháng để xem nó hoạt động như thế nào trong môi trường không gian – chẳng hạn như những thay đổi cực độ về nhiệt độ ngoài không gian. (TTHN)
