Japońscy naukowcy przekonują, że rozwiązaniem problemu kosmicznych śmieci może być konstruowanie statków kosmicznych z... papieru.
Gwałtowny wzrost liczby startów misji kosmicznych w ostatnich latach powoduje, że niska orbita okołoziemska (LEO) jest zaśmiecona odpadami, takimi jak odrzucone korpusy rakiet, uszkodzone części i niedziałające satelity. Oprócz ryzyka zderzenia odłamków z działającymi satelitami, które są niezbędne do nawigacji, komunikacji i prognozowania pogody, duże fragmenty mogą spaść z powrotem na Ziemię. Tam mogą one stanowić zagrożenie dla środowiska. Stare rakiety i satelity spalają się po ponownym wejściu w atmosferę, pozostawiając za sobą ślad chemikaliów, który może uszkodzić warstwę ozonową.
Agencje kosmiczne i firmy prywatne poszukują sposobów na usunięcie pozostawionych przez nas śmieci, ale badają również, jak budować przyjazne środowisku rakiety i satelity, wykorzystując organiczne polimery zamiast metali. W nowym badaniu, opublikowanym w czasopiśmie Acta Astronautica, naukowcy zwrócili się ku origami, starożytnej japońskiej sztuce składania papieru, aby znaleźć ekologiczną alternatywę.
Planowany scenariusz misji samolotu origami i pytania badawcze, na które eksperyment ma odpowiedzieć. Źródła zdjęć ISS: NASA. Źródła zdjęć Ziemi: JAXA.
Origami w kosmosie
Maximilien Berthet i Kojiro Suzuki z Uniwersytetu Tokijskiego zastanawiają się, co by się stało, gdyby papierowy samolot został wystrzelony z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) na wysokości 400 kilometrów z prędkością 7800 metrów na sekundę, podobną do prędkości stacji orbitalnej. Badacze chcą ustalić, ile czasu zajęłoby mu opadnięcie w atmosferę Ziemi i jakie temperatury mógłby wytrzymać.
Przeprowadzone symulacje pokazują, że początkowo samolot będzie pozostawał stabilny, płynnie szybując w warunkach kosmicznych przypominających próżnię. Jednak po czterech dniach, gdy osiągnie wysokość około 120 kilometrów nad Ziemią, sytuacja zmieni się. Samolot zacznie koziołkować i wpadać w niekontrolowany korkociąg. Ostatnim etapem będzie silne nagrzewanie aerodynamiczne, prowadzące do spalenia samolotu w atmosferze na wysokości około 90–110 km.
Instalacja eksperymentalna wewnątrz sekcji testowej tunelu aerodynamicznego hipersonicznego i o wysokiej entalpii uniwersytetu UT Kashiwa. Źródło: DOI: 10.1016/j.actaastro.2025.06.052
Model fizyczny
Berthet i Suzuki zbudowali model fizyczny swojego samolotu wykonany z papieru z aluminiowym ogonem. Umieścili go w tunelu aerodynamicznym Kashiwa Hypersonic and High Enthalpy Aero Tunnel na Uniwersytecie Tokijskim, aby sprawdzić, jak poradzi sobie w warunkach zbliżonych do wejścia w atmosferę. Poddali go działaniu prędkości Mach 7 przez siedem sekund, podczas których nos samolotu odchylił się do tyłu, a końcówki skrzydeł uległy zwęgleniu, ale samolot się nie rozpadł. Oczywiście, gdyby eksperyment trwał dłużej, samolot spaliłby się.
Model samolotu kosmicznego wykonany z papieru i aluminium, przeznaczony do zastosowania w tunelu aerodynamicznym, (a) przed i (b) po umieszczeniu w sekcji testowej. Źródło: DOI: 10.1016/j.actaastro.2025.06.052
Jeden mały krok
Te badania pokazują, jak prosty pomysł może zainspirować bardziej przyjazne środowisku podejście do rozwiązania problemu śmieci kosmicznych. Autorzy badania sugerują również, że papierowe statki kosmiczne mogłyby odegrać rolę w przyszłych misjach, takich jak zbieranie danych o Ziemi, a następnie całkowite spalanie się bez pozostawiania po sobie szkodliwych materiałów. To mały krok, który może sprawić, że nasze wyprawy w kosmos będą bezpieczniejsze dla środowiska i dla nas na Ziemi.
Więcej informacji: Publikacja "Study on the dynamics of an origami space plane during Earth atmospheric entry" autorów Maximilien Berthet i Kojiro Suzuki, 2025,Acta Astronautica, DOI: 10.1016/j.actaastro.2025.06.052
Opracowanie: Joanna Molenda-Żakowicz
Na ilustracji: wizja artystyczna papierowego samolotu w kosmosie. Źródło: Medium
