V době, kdy vesmírné technologie sází na pokročilé materiály, se japonští výzkumníci vrací k tomu nejtradičnějšímu – ke dřevu. Družice LignoSat, vyrobená z magnólie, má ukázat, že i přírodní materiály mohou mít ve vesmíru své místo – a pomoci snížit ekologickou stopu lidské přítomnosti na oběžné dráze.
V době, kdy vesmírným závodům dominuje zapojení umělé inteligence, ultralehkých laboratorně upravených materiálů a opakovaně použitelných raket, je nejnovější japonská hra převratná. Skupina výzkumníků nesází na futuristické kompozity nebo pokročilé slitiny, ale rozhodla se sáhnout po prastarém materiálu: dřevu.
Japonský návrh se zhmotnil ve skutečné družici ve tvaru krychle, která je z velké části postavena z tohoto tradičního materiálu, a mohl by znamenat zlom v chápání udržitelnosti vesmíru. Vše vychází z rostoucího problému: vesmírného odpadu.
V posledních desetiletích počet družic na oběžné dráze prudce vzrostl a vše nasvědčuje tomu, že se bude exponenciálně zvyšovat i nadále. K velkým komunikačním konstelacím – jako jsou Starlink, OneWeb nebo Kuiper – se přidávají meteorologické družice, družice pro pozorování Země, navigaci, obranu a univerzitní projekty. Podle Evropské kosmické agentury (ESA) bylo na začátku roku 2024 v historii vypuštěno více než 11 500 družic, z nichž přibližně 9 000 bylo stále na oběžné dráze, a jejich počet každý měsíc roste.
Problémem je, že ne všechny tyto družice jsou aktivní. Mnoha z nich došlo palivo, selhaly nebo zastaraly, ale stále krouží kolem planety. K nim se připojují zbytky raket, úlomky ze srážek a oddělené části. ESA odhaduje, že kolem Země obíhá více než 36 000 objektů větších než 10 cm a více než milion úlomků o velikosti 1 až 10 mm, které nelze po jednom sledovat, ale mohou vážně poškodit kosmickou loď. Problém nastává, když tyto objekty přestanou kolem Země létat.
Problém nastává, když tato zařízení přestanou fungovat a stanou se úlomky plujícími kolem planety. Každé nové vypuštění zvyšuje pravděpodobnost řetězových srážek, což je scénář známý jako Kesslerův syndrom: reakce, při níž srážky mezi družicemi generují další úlomky, které zase způsobují další srážky. V nejhorším případě by to mohlo v budoucnu vážně ztížit přístup do vesmíru.
V této souvislosti již nejde jen o to, jak vypustit více družic, ale jak to udělat, aniž by byla ohrožena bezpečnost a zdraví kosmického prostředí. A zde přichází na řadu nápad, který se na první pohled zdá téměř absurdní: použití dřeva.
Proč ho vypustili do vesmíru?
Projekt je výsledkem spolupráce Kjótské univerzity a japonské společnosti Sumitomo Forestry, která má více než 300 let zkušeností s lesním hospodářstvím a výrobou dřevěných produktů. Společně vyvinuli LignoSat, experimentální družici s krychlovou konstrukcí vyrobenou převážně ze dřeva.
LignoSat je CubeSat, malý standardizovaný typ družice oblíbený na univerzitách a ve výzkumných centrech. V tomto případě se jedná o krychli o straně asi 10 centimetrů a hmotnosti pouhých několika set gramů. Svými rozměry připomíná obyčejnou krabici, ale její poslání je ambiciózní: prokázat, že dřevo může fungovat jako konstrukční materiál ve vesmíru, a zároveň nabídnout udržitelnější alternativu.
Behold LignoSat, the world's first wooden satellite 🛰️! Made by @spacekuwood & Sumitomo Forestry Co., Ltd., its 4 to 5.5 mm-thick wooden panels assembled using trad. methods nix “space debris” concerns by burning up upon re-entry. #InnovationJapan #JAXA pic.twitter.com/1GFax2DWaz
— japan (@japan) October 18, 2025
Návrh není pouze estetický nebo symbolický. Snaží se nabídnout skutečnou alternativu k dopadu konvenčních satelitů na životní prostředí. Doposud se obvykle postupovalo tak, že se po skončení životnosti družice vrátily do atmosféry, aby se rozpadly a nestaly se z nich dlouhodobě vesmírné trosky.
Nevýhodou je, že většina z nich je vyrobena z hliníku a dalších kovů. Při jejich hoření vznikají mikroskopické částice oxidu hlinitého, které mohou zůstat viset desítky let v horních vrstvách atmosféry, zejména v mezosféře a termosféře. Ačkoli se jejich přesný dopad stále zkoumá, některé studie naznačují, že by mohly změnit chemické a radiační procesy v horních vrstvách atmosféry.
Myšlenka družice LignoSat je jednoduchá: pokud změníme materiál konstrukce, změníme také to, co po sobě zanecháme, až bude družice zničena.
Co přesně je LignoSat?
LignoSat není jen náhodně shozený kus dřeva. Je to kompletní družice, doplněná elektronickými přístroji, solárními panely, anténami a komunikačními systémy. Rozdíl spočívá v tom, že vnější konstrukce – „kostra“, která to všechno drží pohromadě – je vyrobena z magnóliového dřeva, nikoli z hliníku nebo jiných lehkých kovů. Uvnitř družice se nachází vnitřní struktura družice, která je vyrobena z magnóliového dřeva.
Uvnitř družice jsou umístěny senzory, které budou mimo jiné měřit:
- Jak se dřevo deformuje nebo rozpíná při změnách teploty.
- Jak reaguje na záření a dopady mikrometeoritů.
- Zda se v průběhu času objevují praskliny, třísky nebo odlupování.
- Vnitřní a vnější teplotu konstrukce.
Tyto údaje budou odeslány zpět na Zemi, aby bylo možné analyzovat chování materiálu v průběhu několika měsíců. Cílem není jen zkontrolovat, zda „vydrží“, ale detailně pochopit jeho limity a možnosti. Pokud budou výsledky pozitivní, uvažuje se o tom, že budoucí generace malých družic by mohly dřevo použít jako součást své konstrukce.
Proč se dřevo hodí do vesmíru?
Na první pohled se může zdát, že použití dřeva ve vesmíru je rozporuplné. Jsme zvyklí vnímat dřevo jako materiál, který hoří, hnije nebo se deformuje vlhkostí. Testy, které vědci provedli, však odhalily překvapivé výsledky.
Před vypuštěním družice LignoSat provedl tým lesníků z Kjóta a Sumitomo klíčový experiment: vyslání vzorků různých druhů dřeva na Mezinárodní vesmírnou stanici (ISS). Tam byly v modulu vystaveném vesmírnému vakuu téměř rok umístěny malé kousky magnólie, třešně a břízy.
Různé druhy dřeva byly více než rok vystaveny extrémním podmínkám ve vesmíru – bez kyslíku, s intenzivním zářením a tepelnými změnami v rozmezí od -120 °C do +120 °C – a vrátily se neporušené. Po jejich vyzvednutí vědci zjistili, že:
- Nebyly spálené ani zuhelnatělé (protože bez kyslíku nedochází k hoření).
- Nehnily ani biologicky nedegradovaly (ve vakuu se nevyskytují houby ani bakterie).
- Nevykazovaly žádné výrazné bobtnání nebo smršťování v důsledku vlhkosti (není zde kapalná voda nebo pára jako na Zemi).
- Na povrchu nebylo téměř žádné viditelné poškození, kromě malých stop po mikrometeoritech.
V nepřítomnosti kyslíku nemůže dřevo hořet ani hnít. Kromě toho dřevo vykazovalo pozoruhodnou stabilitu vůči rozpínání a smršťování, kterému podléhají kovy při tak prudkých teplotních změnách. Dřevo jako přírodní kompozitní materiál s orientovanými vlákny dokáže lépe absorbovat určitá mechanická namáhání bez trvalé deformace.
Nakonec se tým rozhodl pro dřevo magnólie, které bylo vybráno pro svou rozměrovou stabilitu, pevnost a snadnou opracovatelnost. Jedná se o relativně homogenní dřevo s malým počtem trhlin a dobrou obrobitelností, což usnadňuje výrobu přesných dílů pro tak malý satelit.
Nezlomí se, nerozštípne nebo nezklame ochranu?
Jednou z nejzřetelnějších otázek je, zda dřevo dokáže dostatečně ochránit vnitřní součásti před náročnými podmínkami ve vesmíru. Přestože není tak pevné jako některé kovy nebo pokročilé kompozity, pro malé družice na nízkých oběžných drahách (jako je LignoSat) jsou konstrukční nároky mírnější.
Pro takové mise:
- Životnost je obvykle několik měsíců nebo několik let.
- Největší mechanické zatížení vzniká při startu, nikoli na oběžné dráze.
- Radiace je intenzivní, ale ne tak extrémní jako na vyšších oběžných drahách nebo meziplanetárních trajektoriích.
Dřevo, správně ošetřené a sestavené, může těmto podmínkám odolat. Rovněž neruší rádiové vlny jako některé kovy, což může usnadnit konstrukci antén a komunikačních systémů integrovaných do samotné konstrukce.
Samozřejmě ne vše je dokonalé: dřevo může být náchylnější k nárazům mikrometeoritů nebo k erozi způsobené atomy kyslíku na velmi nízkých oběžných drahách. Proto je LignoSat především experimentem: jde o měření, do jaké míry jsou tyto nevýhody kritické, nebo naopak zvládnutelné.
Dlouhodobé řešení šetrné k životnímu prostředí
Hlavní výhoda družice LignoSat přichází na konci její životnosti. Po stejném procesu návratu do atmosféry jako u tradičních satelitů se dřevo rozpadne, aniž by vznikly přetrvávající kovové částice.
Při opětovném vstupu družice do atmosféry vysokou rychlostí ji tření o vzduch zahřeje na teplotu tisíců stupňů. U běžných družic to způsobuje tavení a odpařování hliníku a dalších kovů, přičemž vznikají malé částice oxidů kovů, které mohou zůstat dlouho zavěšeny v horních vrstvách atmosféry.
V případě družice LignoSat se dřevěná konstrukce chová jinak: téměř úplně shoří a zplynuje. Její hoření produkuje především:
- Vodní pára z vodíku a kyslíku obsažených v celulóze.
- Oxid uhličitý (CO₂), a to ve velmi malém množství ve srovnání s emisemi z lidské činnosti nad zemí.
- Trochu popela, ale v minimálním množství a bez tvorby trvalých kovových částic.
Tím se výrazně snižuje dopad na životní prostředí ve vyšších vrstvách atmosféry. Pokud by ve velkém měřítku tisíce malých satelitů nahradily část svých kovových konstrukcí dřevem nebo jinými organickými materiály, mohlo by se množství uvolňovaných oxidů kovů výrazně snížit.
Tento přístup by mohl umožnit hromadné vypouštění malých meteorologických nebo komunikačních družic bez rizika vytvoření znečišťující pokrývky kolem planety. V situaci, kdy se oběžná dráha Země začíná nasycovat, se řešení, jako je toto, snaží předvídat problém, který ještě máme čas ovlivnit.
Nejen Japonsko: udržitelnost vesmíru je na pořadu dne
LignoSat zapadá do širšího trendu: zájmu o udržitelnost ve vesmíru. Agentury, jako je OSN, ESA a NASA, již několik let vyvíjejí pokyny pro zmírnění kosmického odpadu:
- Navrhují družice, které se z oběžné dráhy dostanou za méně než 25 let po skončení své mise.
- Vyprazdňování palivových nádrží, aby se zabránilo explozím na oběžné dráze.
- Odstraňování raketových stupňů z nejzatíženějších oběžných drah.
- Vývoj technologií pro „vlečení“ nebo zachycení mrtvých družic.
Dřevo nenahrazuje tato opatření, ale přidává další vrstvu prevence: snižuje dopad toho, co nevyhnutelně shoří v atmosféře. Jde o způsob, jak od počátku přemýšlet o konstrukci družic podobně jako v případě oběhového hospodářství na Zemi: Co se stane s objektem, když už nebude užitečný?
Japonský projekt navíc otevírá dveře dalším nápadům: Mohly by se v budoucích misích používat bioplasty, přírodní vlákna nebo hybridní materiály? Je možné navrhnout družice, které se „samy zničí“ čistším a kontrolovanějším způsobem? LignoSat na všechny tyto otázky neodpovídá, ale předkládá je na stůl.
Výhody a limity dřeva ve vesmíru
Dřevo nenahradí titan v pilotované kosmické lodi na Mars, ale v určitých aplikacích si může najít svou mezeru. Mezi potenciální výhody patří:
- Udržitelnost: Při dobrém hospodaření je dřevo obnovitelným zdrojem a jeho uhlíková stopa může být menší než u mnoha kovů.
- Čistý rozpad: Při opětovném vstupu do atmosféry zanechává méně trvalých zbytků.
- Nízká hustota: Je lehký, což je vždy výhodou při vynášení do vesmíru.
- Snadné opracování: Lze jej opracovávat relativně jednoduchými nástroji a s vysokou přesností.
- Průhlednost pro rádiové vlny: Neblokuje rádiové signály jako kovy, což může zjednodušit konstrukci antén.
Má však také jasná omezení:
- Není vhodný pro konstrukce, které musí odolávat extrémnímu zatížení, jako jsou velké rozmístitelné antény nebo části raket.
- Může být zranitelnější vůči nárazům mikrometeoritů než některé kovy nebo pokročilé kompozity.
- Jeho velmi dlouhodobé chování na vysokých oběžných drahách nebo v prostředí s mnohem intenzivnějším zářením není dosud dobře prozkoumáno.
Současný přístup je proto pragmatický: začít s malými družicemi s krátkou životností na nízkých oběžných drahách, kde je riziko nižší a přínos pro životní prostředí může být významný.
Kývnutí na minulost a budování pro budoucnost
Je zajímavé, že v době umělé inteligence, opakovaně použitelných raket a meziplanetárního průzkumu by jeden z nejslibnějších pokroků mohl být vytvořen ze stejného materiálu, který provází lidstvo od jeho počátků.
Ze dřeva se stavěly domy, lodě, nástroje, hudební nástroje i umělecká díla. Nyní se díky projektům, jako je LignoSat, dostává na novou scénu: na oběžnou dráhu Země. Nejen jako efektní experiment, ale i jako připomínka toho, že inovace není vždy o vynalézání exotických materiálů; někdy jde o to, přehodnotit to, co už známe, a přizpůsobit to novým výzvám.
Pokud LignoSat dokáže, že dřevo může koexistovat s high-tech vesmírnou technologií, možná se v příštích letech dočkáme nové generace „bio-inspirovaných“ satelitů, které budou od základu navrženy tak, aby splnily své poslání a zmizely s co nejmenší stopou.
V době, kdy stále více vzhlížíme k obloze, nám tato malá japonská dřevěná kostka připomíná něco velmi pozemského: budoucnost vesmíru závisí také na tom, jak se budeme starat o své životní prostředí, a to i mimo atmosféru.