's Werelds eerste houten satelliet is onderweg, in de vorm van de Finse WISA Woodsat. ESA-materiaalexperts dragen een reeks experimentele sensoren bij aan de missie en helpen bij het testen vóór de vlucht.

WISA Woodsat is een 10x10x10 cm "CubeSat" - een soort nanosatelliet opgebouwd uit gestandaardiseerde dozen - maar met oppervlaktepanelen gemaakt van multiplex. De enige niet-houten externe onderdelen van Woodsat zijn aluminium hoekrails die worden gebruikt voor plaatsing in de ruimte plus een metalen selfiestick .

De missie is geïnitieerd door Jari Makinen, Finse schrijver en presentator. Hij was mede-oprichter van een bedrijf genaamd Arctic Astronautics, die volledig functionele replica's van baanklare CubeSats voor het onderwijs op de markt brengt, trainings- en hobbydoeleinden. "Ik heb het altijd leuk gevonden om modelvliegtuigen te maken, met veel houten onderdelen. Na in het ruimteonderwijs te hebben gewerkt, dit zette me aan het denken; waarom vliegen we geen houten materialen in de ruimte?

"Dus ik had het idee om eerst een houten satelliet naar de stratosfeer te vliegen, aan boord van een weerballon. Dat gebeurde in 2017, met een houten versie van KitSat. Dat is goed gegaan, we besloten om het te upgraden en daadwerkelijk in een baan om de aarde te gaan. Vanaf daar is het project gewoon in een sneeuwbaleffect terechtgekomen:we vonden commerciële steun, en verzekerde zich van een ligplaats op een Electron launcher van Rocket Lab in Nieuw-Zeeland."

Riccardo Rampini, rubriek ESA's Materials' Physics and Chemistry sectie, commentaar:"Het was een strak schema, maar we waren blij met de mogelijkheid om bij te dragen aan de lading van Woodsat in ruil voor hulp bij het beoordelen van de geschiktheid voor vluchten.

"Het eerste item waar we aan beginnen is een druksensor, waarmee we de lokale druk in de holtes aan boord in de uren en dagen na de lancering in een baan om de aarde kunnen identificeren. Dit is een belangrijke factor voor het inschakelen van hoogvermogensystemen en radiofrequentieantennes, omdat kleine hoeveelheden moleculen in de holte hen mogelijk schade kunnen toebrengen.

"Deze sensor wordt voor ons gebouwd door Sens4 in Denemarken, die geweldig werk hebben geleverd door hun standaardontwerp te strippen om te passen bij het beperkte volume aan boord en de vermogensbeperkingen."

ESA-materiaalingenieur Bruno Bras voegt hieraan toe:"Het goede is dat we uiteindelijk een goedkoop apparaat hebben bedacht dat allerlei andere toepassingen zou kunnen vinden, zowel in een baan om de aarde als op de grond in testomgevingen."

Ernaast zal een eenvoudige LED zijn met een fotoresistor die voelt wanneer deze oplicht. Maar de kracht van de LED komt via een 3D-geprint elektrisch geleidend plastic genaamd 'polyetheretherketon, " of kortweg PEEK, het vooruitzicht van printkracht of zelfs datalinks rechtstreeks in de lichamen van toekomstige ruimtemissies te openen.

ESA-materiaalingenieur Orcun Ergincan merkt op:"Het andere item is een kwartskristalmicrobalans, dienen als een zeer gevoelig instrument voor het bewaken van contaminatie, het meten van vage afzettingen in het nanogrambereik afkomstig van de elektronica aan boord en de houten oppervlakken zelf. Dit is bijgedragen door OpenQCM in Italië. Dit bedrijf bouwt ook de totale printplaatstapel, alle drie de demonstrators met ingebouwde sensoren."

Multiplex voor Woodsat

Sponsors voor Woodsat zijn onder meer UPM Plywood in Finland, een van de grootste multiplexproducenten ter wereld.

"Het basismateriaal voor multiplex is berken, en we gebruiken eigenlijk precies hetzelfde als je zou vinden in een ijzerhandel of om meubels te maken, ", legt Woodsat-hoofdingenieur en mede-oprichter van Arctic Astronatics Samuli Nyman uit.

"Het belangrijkste verschil is dat gewoon multiplex te vochtig is voor gebruik in de ruimte, dus plaatsen we ons hout in een thermische vacuümkamer om het uit te drogen. Dan voeren we ook atoomlaagafzetting uit, het toevoegen van een zeer dunne laag aluminiumoxide, meestal gebruikt om elektronica in te kapselen. Dit zou ongewenste dampen uit het hout moeten minimaliseren, bekend als 'ontgassing' in het ruimteveld, terwijl het ook beschermt tegen de eroderende effecten van atomaire zuurstof. We zullen ook andere vernissen en lakken testen op sommige delen van het hout."

Deze zeer reactieve zuurstofvariant wordt gevonden aan de rand van de atmosfeer - het resultaat van het uiteenvallen van standaard zuurstofmoleculen door krachtige ultraviolette straling van de zon - en werd voor het eerst ontdekt toen het thermische dekens opat tijdens vroege Space Shuttle-vluchten.

Pre-flight testen suggereren dat de satelliet, die op ongeveer 500-600 km hoogte zal draaien in een ongeveer polaire zonsynchrone baan, zou zijn blootstelling aan atomaire zuurstof moeten overleven. Maar het hout wordt naar verwachting donkerder door de ultraviolette straling van ongefilterd zonlicht.

Selfiestick aan boord

"We hebben een paar camera's aan boord, met een verlengd op een selfiestick om terug te kijken naar het triplex en foto's te maken om te zien hoe het zich gedraagt, " voegt Jari toe. "We willen kleurveranderingen en eventuele scheuren enzovoort zien."

Het ontwerpen en vervaardigen van de cameraboom bleek een interessante oefening:de structuur moet klein zijn, aangezien deze zich in de kleine satelliet kan bevinden voor lancering, strek er dan zo ver mogelijk uit als je in de ruimte bent.

"Het ontwerp is gemaakt door het Finse ingenieursbureau Huld, 3D-printen tot het uiterste drijven, " voegt Jari toe. "Voor Huld is het Woodsat-project al een belangrijk referentiepunt gebleken voor het betreden van andere projecten op het gebied van ruimtemechanica, te."

Naast de camera's en de door ESA gedoneerde sensorsuite, Woodsat zal ook een nuttige lading voor amateurradio's vervoeren, waardoor amateurs radiosignalen en beelden over de hele wereld kunnen doorgeven. Om gegevens van deze "LoRa"-radioverbinding te downlinken, is het mogelijk om een ​​'grondstation' te kopen dat slechts € 10 kost.

"Uiteindelijk, Woodsat is gewoon een prachtig object in termen van traditioneel Scandinavisch design en eenvoud, het zou heel interessant moeten zijn om het in een baan om de aarde te zien, " vervolgt Jari. "Onze hoop is dat het mensen helpt te inspireren om meer interesse in satellieten en de ruimtevaartsector te zien als iets dat ons hele leven al raakt, en zal in de toekomst alleen maar groter worden."

Woodsat wordt voor het einde van dit jaar gelanceerd.