一位高级工程师建议使用菌丝制造卫星，以缓解空间碎片和环境污染的问题。
作者|马特威廉姆斯
翻译|牛
修改|张合捧王宇
根据欧洲航天局空间碎片办公室(SDO)的最新数据，目前在轨人造卫星约有6900颗。由于议程上大量微型卫星的发射以及互联网和通信的迫切需要，未来在轨卫星数量将呈指数级增长。这不仅会产生轨道碎片，增加意外撞击的风险，还会造成环境问题。
因此，许多工程师、设计师和卫星制造商正在重新设计他们的卫星。作为前海军陆战队成员和网络安全专家，在航空航天行业工作多年的“网络农民”马克斯贾斯蒂斯(Max Justice)也对此进行了研究。目前，他正试图利用菌丝体纤维开发一种新的卫星。这种坚固、耐热、坚韧、环保的材料可能会给蓬勃发展的卫星产业带来巨大的变化。
目前，人造卫星已经暴露出许多隐患，其中最令人担忧的问题之一就是碰撞风险。在卫星衰变到大气中并燃烧之前，它们很可能相互碰撞形成更小的空间碎片。如果不加以防止，轨道上的空间碎片将成倍增加。因此，一些卫星制造商正在努力研究如何更快地使卫星脱离轨道。
但是，还有一个经常被人们忽视的风险，那就是卫星落入大气层后燃烧造成的污染。卫星燃烧后留下的含铝颗粒等有毒物质会在高层大气中漂浮多年，可能造成环境问题。Max Justice认为，如果菌丝体纤维材料可以用于卫星的某些结构上，上述两个问题就有可能得到解决。
菌丝体纤维本质上是富含蛋白质的多细胞物质。我们通常从真菌的根结构中提取这种物质，如果培养，最终会形成宏观结构的真菌，比如我们熟悉的蘑菇。在其生长过程中，菌丝会释放酶，将糖或植物废物转化为可用的营养物质。虽然它通常生长在土壤中，但它几乎可以在任何基质中建立菌丝网络。
目前，我们正在研究如何将许多有机纤维应用于建筑业和制造业。干菌丝体作为研究对象之一，重量轻，极其坚韧，抗拉强度堪比蚕丝。许多相关人员致力于为环保建筑、绝缘材料和塑料制造廉价、耐用和无毒的材料。
例如，建筑和设计公司Evocative和The Living多年来一直使用菌丝体制造原材料和成品。菌丝体也可以用来消除建筑垃圾中的有害化学物质。当与3D打印配对时，菌丝体
也可以用来制造椅子和其他家具。
其他应用还包括纸、冲浪板、皮革、鞋和培根，甚至是分解人类遗骸的棺材。演员Luke Perry于2019年去世时，他的女儿就表示他是穿“真菌西服”下葬的。Justice在发给Universe Today的电子邮件中所表示，这种天然纤维在目前的制造和材料革命中占有重要地位：“人们逐渐意识到真菌，尤其是菌丝体在日常生活中的替代能力是多么强大，它可以替代各种肉类，包括猪肉、牛肉和鸡肉，各种皮革制品，包括鞋子、帽子和衣服，建筑材料如砖，在建筑中发挥隔音、阻燃隔热的作用，以及包装材料、家具、螺纹螺栓、手提包、宠物食品等等。甚至有一些真菌学家和其他科学家在研究以油和塑料为食的菌丝体。”
如果将菌丝体用于制造卫星呢？Justice能朝这个方向思考，还是受到了日本住友林业和京都大学目前研究的启发，该研究在日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）前宇航员、京都大学航空航天工程教授Takao Doi的指导下进行，正致力于制造第一颗“木制卫星”。
该计划使用一种能抵抗剧烈温度变化和阳光直射的纤维素纤维（木材）层。Doi最近在接受BBC采访时表示：“我们心系卫星所造成的环境污染问题。它们坠入地球大气层时会燃烧产生微小的氧化铝颗粒，这些颗粒会高层大气中漂浮多年，最终影响地球环境。”
但Justice指出，菌丝体不仅比木材更坚固、更有弹性，而且可再生性和可持续性也更好。而且据他解释，这还只是它的一小部分优点：“不同的菌丝体有不同的特点，有的比木材坚固，有的拉伸性更好，有的更轻，有的天然地更具有阻燃性。我甚至用丙烷割炬对菌丝块切割了至少5分钟，最后只是冒烟。菌丝体的重量很轻，密度比水还小；可以经受住太空的低温而不用担心冷焊现象。我们还可以通过在菌株中添加金属材料，让其来传输各种类型的信号。卫星要经历太空各种极端环境的考验，因此，这对其来说是一种极其合适的材料。”
让我们继续谈最危险的空间碎片问题。SDO的数据显示，自1957年第一颗人造卫星（Sputnik 1）发射以来，目前已发生过560多起涉及解体、爆炸、碰撞，或其他导致卫星碎片化的事故。预计在未来几年内，空间碎片对近地轨道卫星和航天器的威胁将进一步增加。
“凯斯勒现象”指卫星碰撞和解体后产生的微小碎片会造成更多的碰撞。几十年来，众多航天机构和天文学家对此忧心忡忡，并希望通过减少太空垃圾来降低该问题发生的可能。Justice认为，使用菌丝体纤维等材料可作为生产端的一种缓解措施。
Justice说：“空间碎片绝对是太空垃圾中的垃圾！当它以26875km/h的速度飞行，足以造成巨大灾难。而菌丝体耐高温，化学键强，在撞击中不容易被撕碎，不会成为对航天器造成重大威胁的那种微小碎片。”
考虑到菌丝体的优势和它在几个不同行业中的重要作用，人们不禁要问，为什么还不在航天领域大规模使用这种材料？虽然有一些涉及菌丝体的项目，比如火星城市设计公司（Mars City Design，MCD）正在探索如何利用菌丝体建立火星基地，但目前还没有与菌丝体卫星类似的研究。
正如他自己所说的，Justice“正在制造菌丝体卫星的道路上孤军奋战”。其位于西弗吉尼亚州瀑布镇（Falling Waters）的Setas Mushrooms公司，以培养新鲜、完全有机的可食用菌类为主业。此外，它还能出产客户所需的任何形状的菌丝块，这些菌丝块通常需要近两个月的时间才能成型，重量分别为0.45、2.25和4.5公斤。
Justice 说：“我已经在航天领域工作15年了，工作单位包括一些NGO，如国家侦察办公室（Natiopnal Reconnaissance Office）和国家地理空间情报局（National Geospatial-Intelligence Agency），以及NASA。然而在我之前，没有人尝试过将菌丝体应用于此，我的工作着实令他们大吃一惊。我希望NASA和其他政府机构，或私营航天公司如SpaceX、Bigelow、ISISpace、Visioneering等，也能对这样低成本、轻质、阻燃、高度可持续的材料产生兴趣。”
人类目前的在轨卫星约有4000颗，且数量还在不断增加。SpaceX于2019年5月开始，以每个月数次，每次发射60颗的频率，分批次发射“星链”宽带互联网卫星。自2021年3月以来，其发射的卫星约为平均每月300颗，如今已构成了一个含1443颗卫星的星座；而他们最终计划建造一个12000颗卫星的巨型星座。
与此同时，跨国电子商务巨头亚马逊也计划发射3236颗宽带卫星。自2012年，Viasat和回声星通信公司的子公司Hughes也通过他们的电信卫星星座提供宽带互联网服务，预计到2050年，全球互联网接入人数将达到全球人口的90%即87.3亿，卫星数量也会因此而进一步增加。
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