全球首顆木造人造衛星完成，最快本月升空

本文為2023年10月報導的更新版。

J-STORIES ── 隨著太空商業開發競爭愈演愈烈，太空中漂浮的廢棄火箭殘骸等太空垃圾（Space Debris）正急速增加。若置之不理，不僅可能導致衛星相撞，更可能在殘骸墜入大氣層時引發嚴重的環境污染。

為了解決這個阻礙未來太空開發的問題，日本正在推進的解決方案之一，就是研發「木造」人造衛星。

這項全球首創的計畫目前已進入最終階段。歷時約4年開發的木造人造衛星已正式完成，並通過NASA與JAXA的安全審查，升空在即。

這顆完成的木造人造衛星是邊長100公釐的超小型立方衛星（CubeSat），今年5月底製造完成，6月移交JAXA，隨後順利通過NASA與JAXA的多項嚴格安全審查，成為全球首顆獲官方認可、可在太空中使用木材的人造衛星。

衛星預計搭載SpaceX獵鷹9號火箭，從美國佛羅里達州甘迺迪太空中心於本月底升空（原定9月發射，因與國際太空站對接的太空船發現故障等問題，已延期至10月）。

升空後，衛星將轉送至國際太空站（ISS），抵達約一個月後從日本實驗艙「希望號」釋放進入太空。進入太空後，衛星將量測木造結構的應變、內部溫度分布、地磁場與軟性錯誤等數據，並傳送至設於京都大學校園內的通訊站。這些數據將經分析後，應用於人造衛星的技術更新及木材抗劣化技術的開發研究。

這項名為「宇宙木材計畫」的事業，由住友林業（東京都千代田區）、京都大学（（京都市左京區）等機構共同推進。計畫中預計發射一顆以木材組合製成、邊長約10公分的立方體試驗衛星。

處置太空垃圾需讓其重返大氣層燃燒銷毀，然而過去的人造衛星多以鋁或鐵製造，金屬在大氣層中無法完全燃盡，可能引發環境污染與異常氣候，這一隱患已受到廣泛關注。若改用木材製造，此類風險將可大幅降低。

此外，木材具有讓電磁波穿透的特性，使得一般衛星需安裝在外部的天線得以收納於機體內部，簡化了衛星的整體結構，同時也有助於降低故障風險。另外，太空中不存在水分、氧氣與細菌，木材既不會燃燒也不會腐爛。

然而，國際太空站表面的溫度變化極為劇烈，受陽光照射時可超過攝氏100度，背陰處則低於零下100度，同時還有強烈的宇宙射線與紫外線交織其中。在如此嚴苛的極端環境下，木材能否確保衛星安全，正是這項計畫最關鍵的課題所在。

計畫負責人之一、專研木材的京都大學農學研究科村田功二教授等人，從不易變形、易於加工的木材中篩選出朴樹、山櫻與岳樺三種木材，並自2022年3月起，在國際太空站日本實驗艙「希望號」的艙外平台進行為期10個月的太空暴露試驗。

結果出乎意料，所有木材均未出現開裂、翹曲、剝落等任何外觀劣化現象，充分證實了木材優異的耐久性。關於實際用於衛星的木材種類，村田教授表示：「綜合地面各項試驗結果進行評估後，決定採用朴樹製造木造人造衛星。」

木造衛星的製作也融入了獨特的巧思，採用不使用黏著劑或釘子等固定件、純以木材拼接組合的日本傳統「指物（さしもの」工法。在太空環境下，釘子與黏著劑可能成為導致木材損壞的潛在因素，這也是選擇這項工法的重要考量之一。

提供這項技術的，是在「留形隱蟻組接」工法領域擁有國內頂尖技術、長期從事國寶等眾多文化財修復工作的黑田工房（滋賀縣大津市，代表臼井浩明）。在這項計畫中，工匠以誤差不超過0.01公釐的精準度逐一拼接每個構件，實現了完全不使用任何固定件的木造衛星。

此次試驗衛星在固定木箱內電子電路等零件的部分仍需少量鋁材，但計畫主導者之一、同研究所仲村匡司教授表示，未來實現完全木造的人造衛星是可能的。此次發射的衛星所需鋁製零件，由京都市的共創科技集團（中京區）負責供應。

根據日本內閣府資料，2022年全球送入軌道的人造衛星等飛行器數量達2,368架，創下歷史新高，較10年前暴增11倍，太空垃圾防治的迫切性也隨之大幅提升。

村田教授對此充滿期待：「這次木造人造衛星升空後，一旦證實木材可在太空中使用，人們對木材的看法也將隨之改變，進而催生出新的應用方式，或是重新審視木材的價值。」

仲村教授也指出：「展望未來，太空設備終將全面轉向木材或其他有機物替代材料。木材在太空中的就地取材、就地利用也並非遙不可及的夢想，或許將開創出一個全新的產業。」

更新：一色崇典

採訪撰文：大平譽子　編集：北松克朗

首圖：京都大学・住友林業提供

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