Världens första träsatellit är på väg, i form av finska WISA Woodsat. ESA:s materialexperter bidrar med en uppsättning experimentella sensorer till uppdraget samt hjälper till med tester före flygning.

WISA Woodsat är en "CubeSat" på 10x10x10 cm – en typ av nanosatellit byggd av standardiserade lådor – men med ytpaneler gjorda av plywood. Woodsats enda yttre delar utan trä är hörn-aluminiumskenor som används för dess utplacering i rymden plus en selfiesticka i metall .

Uppdraget initierades av Jari Makinen, finsk författare och programledare. Han var med och grundade ett företag som heter Arctic Astronautics, som marknadsför fullt fungerande kopior av orbit-färdiga CubeSats för utbildning, tränings- och hobbysyfte. "Jag har alltid tyckt om att göra modellflygplan, involverar många trädelar. Efter att ha arbetat inom rymdutbildningsområdet, detta fick mig att undra; varför flyger vi inga trämaterial i rymden?

"Så jag hade idén först och främst att flyga en träsatellit upp till stratosfären, ombord på en väderballong. Det hände 2017, med en träversion av KitSat. Att det har gått bra, vi bestämde oss för att uppgradera den och faktiskt gå in i omloppsbana. Därifrån snöade projektet precis:vi hittade kommersiellt stöd, och säkrade en kaj på en Electron launcher från Rocket Lab i Nya Zeeland."

Riccardo Rampini, rubrik ESA:s materialsektion för fysik och kemi, kommenterar:"Det har varit ett tight schema men vi välkomnade möjligheten att bidra till Woodsats nyttolast i utbyte mot att hjälpa till med att bedöma dess lämplighet för flygning.

"Det första objektet vi går ombord på är en trycksensor, vilket gör det möjligt för oss att identifiera det lokala trycket i kaviteter ombord under timmarna och dagarna efter lanseringen i omloppsbana. Detta är en viktig faktor för att slå på högeffektsystem och radiofrekvensantenner, eftersom små mängder molekyler i kaviteten potentiellt kan skada dem.

"Den här sensorn byggs åt oss av Sens4 i Danmark, som har gjort ett bra jobb för att ta bort sin standarddesign för att passa begränsad volym och effektbegränsningar ombord."

ESA:s materialingenjör Bruno Bras tillägger:"Det som är bra här är att vi har utvecklat en billig enhet som kan hitta alla möjliga andra användningsområden, både i omloppsbana och nere på marken i testmiljöer."

Bredvid kommer en enkel LED med ett fotomotstånd som känner av när det lyser. Men lysdiodens kraft kommer genom en 3D-printad elektriskt ledande plast som kallas 'polyeter eter keton, " eller KIT för kort, öppnar upp möjligheterna till tryckkraft eller till och med datalänkar direkt i kropparna för framtida rymduppdrag.

ESA:s materialingenjör Orcun Ergincan kommenterar:"Det andra föremålet är en mikrovåg av kvartskristall, fungerar som ett mycket känsligt verktyg för föroreningsövervakning, mäter eventuella svaga avlagringar i nanogramområdet som kommer från elektroniken ombord såväl som själva träytorna. Detta har bidragit med från OpenQCM i Italien. Det här företaget bygger också den övergripande kretskortstacken alla tre demonstratorerna med inbyggda sensorer."

Plywood för Woodsat

Sponsorer för Woodsat inkluderar UPM Plywood i Finland, bland de största plywoodtillverkarna i världen.

"Grundmaterialet för plywood är björk, och vi använder i princip samma sak som du hittar i en järnaffär eller för att tillverka möbler, " förklarar Woodsat chefsingenjör och Arctic Astronatics medgrundare Samuli Nyman.

"Den största skillnaden är att vanlig plywood är för fuktig för utrymmesanvändning, så vi placerar vårt ved i en termisk vakuumkammare för att torka ut det. Sedan utför vi även atomlagerdeposition, lägga till ett mycket tunt aluminiumoxidskikt – vanligtvis används för att kapsla in elektronik. Detta bör minimera eventuella oönskade ångor från träet, känd som "utgasning" i rymdfältet, samtidigt som det skyddar mot de erosiva effekterna av atomärt syre. Vi kommer även att testa andra lacker och lacker på vissa delar av träet."

Denna mycket reaktiva syrevariant finns i utkanten av atmosfären - resultatet av att vanliga syremolekyler bröts isär av kraftfull ultraviolett strålning från solen - och upptäcktes först när den åt bort termiska filtar på tidiga rymdfärjans flygningar.

Tester före flygning tyder på att satelliten, som kommer att kretsa på cirka 500-600 km höjd i en ungefär polär solsynkron bana, bör överleva sin atomära syreexponering. Men träet förväntas bli mörkt av den ultravioletta strålningen från ofiltrerat solljus.

Selfiestick ombord

"Vi har ett par kameror ombord, med en utdragen på en selfie-pinne för att titta tillbaka på plywooden och ta bilder för att se hur den beter sig, " tillägger Jari. "Vi vill se färgförändringar och eventuella sprickor och så vidare."

Design och tillverkning av kamerabommen visade sig vara en intressant övning:strukturen måste vara liten eftersom den kan vara inom den lilla satelliten för uppskjutning, sträck dig sedan från den så långt som möjligt när du är i rymden.

"Designen är gjord av det finska ingenjörsföretaget Huld, driva 3D-utskrift till dess gränser, ", tillägger Jari. "För Huld har Woodsat-projektet redan visat sig vara en viktig referenspunkt för att gå in i andra rymdmekanikprojekt, för."

Förutom kamerorna och ESA-donerade sensorsviten, Woodsat kommer också att ha en nyttolast för amatörradio som gör det möjligt för amatörer att vidarebefordra radiosignaler och bilder över hela världen. Att nedlänka data från denna "LoRa"-radiolänk underlättar att köpa en "markstation" som kostar så lite som €10.

"I slutet, Woodsat är helt enkelt ett vackert föremål vad gäller traditionell nordisk design och enkelhet, det borde vara väldigt intressant att se den i omloppsbana, " fortsätter Jari. "Vår förhoppning är att det hjälper människor att bli mer intresserade av satelliter och rymdsektorn som något som redan berör hela våra liv, och kommer bara att bli större i framtiden."

Woodsat ska lanseras före slutet av detta år.