El sueño de Takao Doi es ir a la Luna y plantar un árbol. El exastronauta se inspira en los antiguos santuarios y templos de madera de Kioto, Japón, que han perdurado más de mil años.
“Si podemos usar madera en el espacio, podríamos tener un desarrollo espacial sostenible para siempre”, afirmó Doi, profesor de la Universidad Ryukoku.
La idea de una era espacial de madera cobró impulso el año pasado con el lanzamiento de LignoSat, el primer satélite de madera del mundo en alcanzar la órbita. LignoSat, desarrollado por Doi, un grupo de científicos de la Universidad de Kioto, y la empresa maderera Sumitomo Forestry, es un CubeSat, un tipo de minisatélite relativamente económico y fácil de construir. La estructura de LignoSat está diseñada para reducir su impacto ambiental, ya que la madera es un material renovable y genera menos contaminación al quemarse al reingresar a la atmósfera terrestre. LignoSat fue desplegando desde la Estación Espacial Internacional (ISS) el año pasado por la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA) y permaneció en el espacio durante 116 días.
Doi y sus colegas están usando lo que aprendieron para desarrollar LignoSat-2, que esperan lanzar en 2028. Y no están solos: al menos otro grupo también está desarrollando un satélite de madera.
“Creemos que los satélites de madera que orbitan alrededor de la Tierra son el futuro”, dijo Doi.
Raphaela Günther, estudiante de doctorado en ingeniería aeroespacial en la Universidad Técnica de Dresde en Alemania, que no está involucrada en el proyecto LignoSat, dijo que considera que el trabajo del equipo de la Universidad de Kioto es un “pequeño avance” en la investigación de materiales espaciales renovables.
Lecciones aprendidas
El primer LignoSat era un cubo de 10 centímetros hecho de paneles de madera de magnolia ensamblados con carpintería tradicional. Un marco de aluminio reforzaba la estructura.
La misión LignoSat tenía cinco objetivos: medir la tensión en la estructura de madera, medir la temperatura dentro del satélite, demostrar cuán permeable es la madera a los campos magnéticos en el espacio, analizar los efectos de la radiación espacial sobre la madera y establecer una comunicación bidireccional con los científicos en tierra.
Sin embargo, después de que el satélite fuera desplegando desde la ISS el 9 de diciembre de 2024, los científicos en Kioto no pudieron comunicarse con él. Los datos orbitales del Departamento de Defensa de EE. UU. muestran que el satélite permaneció intacto durante su permanencia en el espacio, lo que demuestra que los satélites de madera pueden funcionar, afirmó Doi. Sin embargo, sin la capacidad de comunicarse con el satélite, las otras cuatro misiones tampoco pudieron completarse.
“Desafortunadamente, no recibimos ninguna de la información que queríamos saber”, dijo Doi.
Un análisis indicó que la pérdida de comunicación podría deberse a dos fallos: primero, alguno o ninguno de los tres interruptores necesarios para activar el sistema satelital y desplegar su antena podría no haberse activado, y segundo, el programa informático utilizado en el sistema podría no haberse iniciado como se esperaba, dijo Doi. “Aún estamos analizando lo sucedido, pero ahora tenemos dos razones para seguir investigando”.
A pesar de la falta de comunicación, Doi reconoció dos logros de la misión LignoSat. Primero, demostró que un satélite de madera puede existir en órbita sin desintegrarse. Segundo, simplificó el proceso de revisión de las naves espaciales de madera. La NASA debe completar una revisión de seguridad de todos los satélites que se dirigen a la EEI, explicó, y ahora que se completó dicha revisión para LignoSat, las revisiones de los satélites de madera posteriores serán más sencillas.
El equipo de la Universidad de Kioto planea construir LignoSat-2 con un tamaño dos veces mayor que el de LignoSat, con dos sistemas de comunicación (uno dentro de la estructura y otro fijado a su superficie). La instalación de la antena dentro del cuerpo del satélite reduce la resistencia aerodinámica de la estructura durante su órbita terrestre, explicó Doi.
“Incluso si la antena no está desplegada, lo que podría haber sido la causa de los problemas de comunicación del LignoSat 1, podríamos usar este segundo sistema de comunicación para comunicarnos con [LignoSat-2]”, dijo Doi.
La empresa finlandesa de tecnología espacial Arctic Astronautics también está considerando la madera en el espacio. En 2021, junto con la empresa finlandesa UPM Plywood, desarrollaron el WISA Woodsat, un CubeSat de contrachapado de abedul de 10 centímetros. El satélite contiene un conjunto de sensores diseñados para recopilar información sobre cómo el espacio exterior afecta a las naves espaciales de madera. Cuenta con una cámara desplegable y un “palo selfie” diseñado para tomarse fotos en el espacio y permitir que el equipo en tierra lo monitoree visualmente.
“Existe un nicho para este tipo de satélites, y la investigación básica es sumamente interesante”, afirmó Jari Mäkinen, cofundador de Arctic Astronautics e impulsor del proyecto WISA Woodsat. “Es totalmente posible que, al ver estos satélites en vuelo, obtengamos información importante [sobre el comportamiento de la madera contrachapada en el espacio]”.
El propio WISA Woodsat está casi listo para su lanzamiento, afirmó Mäkinen, pero Arctic Astronautics aún necesita el permiso de las autoridades espaciales finlandesas para proceder. Espera que el lanzamiento se realice el próximo año. “Volaremos lo antes posible”, afirmó.
Una industria espacial sostenible
Para Doi, los CubeSats de madera son solo el comienzo. “Creemos una industria maderera espacial”, reza la traducción de la biografía de la cuenta X (anteriormente Twitter) del equipo de investigación. Doi comentó que imagina un futuro donde la madera supere al aluminio como material principal para los satélites.
La madera es más económica, fácil de usar y ligera que los materiales convencionales para naves espaciales. Su uso como material potencial podría impulsar a la industria espacial a usar más madera y hacer que el desarrollo espacial sea más accesible para los países con menos recursos, afirmó Günther.
Una era espacial de madera también podría reducir la huella ambiental de la industria espacial. Cuando los satélites de aluminio caen a la atmósfera terrestre, se queman, creando partículas de óxido de aluminio. Estas partículas, a veces menores de un micrómetro, podrían destruir el ozono, perturbar los procesos atmosféricos e incluso alterar el campo magnético terrestre, según sugieren algunos científicos. Cuando la madera se quema, solo genera dióxido de carbono, cenizas biodegradables y vapor de agua. Y aunque los científicos no comprenden del todo todas las formas posibles en que las partículas de metal en descomposición o de naves espaciales de madera interactúan con la atmósfera superior, los productos de descomposición de la madera son más fáciles de evaluar porque ya son impulsores importantes de los procesos atmosféricos, dijo Günther.
Con cientos de objetos rastreados que regresan a la Tierra cada año, el regreso de naves espaciales metálicas no representa actualmente un problema ambiental importante. Sin embargo, dado el rápido crecimiento de la industria espacial, es crucial buscar materiales más ecológicos, afirmó Doi. Reemplazar incluso una pequeña parte de las piezas de los futuros satélites con madera podría reducir significativamente la contaminación, afirmó Mäkinen.
La madera también plantea desafíos para los ingenieros espaciales. Al crecer de forma natural, presenta defectos y no se comporta de forma homogénea, lo que significa que “el comportamiento del material en tres direcciones diferentes no es el mismo”, explicó Günther. Su propia investigación se centra en crear materiales para naves espaciales hechos de fibras de madera y material aglutinante con un comportamiento más uniforme.
“No se trata de si empezamos o no a utilizar materiales más sostenibles para naves espaciales”, dijo. “Creo que tenemos que hacerlo”.
Mäkinen coincidió en que la madera ofrece numerosas ventajas ambientales y técnicas, pero afirmó que las grandes empresas espaciales probablemente han invertido lo suficiente en sus procesos de fabricación actuales, por lo que es improbable una transición a gran escala a la madera como material para satélites sin la presión de las autoridades espaciales. “Espero estar equivocado”, declaró.
Fuente: EOS Magazine.