Вдохновились оригами: инженеры предложили новые складные конструкции для космоса
Инженеры давно применяют методы оригами в космической сфере – например, для создания аппаратов, которые компактно складываются на время запуска и раскрываются в космосе. Однако существующие схемы часто сложны и рискованы. Решение нашли американские инженеры, обратившись к элегантным «цветочным» узорам. Созданные на их основе компоненты могут использоваться как в орбитальной технике, так и в повседневной жизни.
Японское искусство оригами, которое заключается в складывании различных фигур из бумаги, уходит корнями в глубь веков. Вполне логично, что за это время были изучены все возможные варианты сгибов, которые можно сделать таким образом. Тем не менее, исследователям удалось открыть новый класс оригами, который они назвали «цветочными узорами» (bloom patterns).
Конструкции, вдохновленные методами оригами, идеально подходят для космических аппаратов, поскольку их можно сложить во время запуска, а затем развернуть в полный размер в космосе. Такая компактная упаковка не только сокращает расходы при старте, но и позволяет ракете-носителю перевозить больше полезной нагрузки во время одного полета. Однако у классических оригами-схем есть существенный недостаток: после раскрытия их не всегда просто сложить обратно. Кроме того, сам процесс развертывания может быть слишком сложным и привести к поломкам.
Ключевое преимущество представленного исследователями вида оригами в том, что фигуры всегда остаются абсолютно плоскими в сложенном положении. Они раскрываются одним точным движением, подобно лепесткам цветка, образуя объемную форму. Отдельные подобные структуры создавались и ранее, но исследователи только сейчас смогли доработать их и классифицировать, определив в единый раздел геометрических паттернов.
Открытие нового «цветочного узора» сделал Чжунъюань Ван, второкурсник Университета Бригама Янга. «Я люблю заниматься оригами, но моя мечта, чтобы его можно было использовать для практических целей, которые принесут пользу всему миру», - сказал он. В своей работе студент объединился с профессором Калифорнийского университета Ларри Хауэллом и художником Робертом Лангом.
За теорией последовала практика: инженеры создали физические прототипы узоров из бумаги и других материалов, включая напечатанный на 3D-принтере пластик. Все модели раскрывались с безупречной надежностью, что является строгим требованием для космической техники, где любая поломка может привести к полному завершению программы полета дорогостоящего аппарата.
В случае реального применения формы, например, для солнечных панелей, материалы не будут такими тонкими, как бумага. Вполне возможно, что инженерам потребуется сделать шире сгибы или скорректировать другие параметры. Тем не менее фундаментальный принцип плоского складывания моделей означает, что конструкцию будет проще разместить в ограниченном пространстве на борту ракеты.
Как отмечают сами авторы, их работа – это лишь начало перед будущими открытиями. Она закладывает фундамент для поиска новых узоров, изучения их свойств и, что самое главное, применения в самых разных областях. Помимо очевидного улучшения конструкции антенн, солнечных панелей и оптических приборов для спутников, у «цветочных узоров» может быть и применение на Земле. На их основе можно создавать портативные и складные укрытия для пострадавших в зонах бедствий, временные строения или даже компоненты для робототехники.
Ранее инженеры из разных стран представили на конкурсе несколько концепций космических кораблей для будущих межзвездных путешествий. Они предложили свои варианты транспортных средств, где смогут расположиться сотни людей во время длительного пути по галактике.
Самое популярное
