Не только для детей: цветы-оригами изменят дизайн спутников и роботов24.08.2025 12:16

Древнее японское искусство складывания бумаги в форме цветов и фигурок традиционно считается предназначенным для детей и утонченных эстетов с избытком свободного времени. Однако цветы-оригами уже давно вдохновляют инженеров на создание новых поколений космических аппаратов. Недавно появилось новое семейство схем оригами, которые могут сделать межпланетные аппараты, космические роверы, спутники и модули орбитальных станций еще более функциональными, компактными и надежными.

Ларри Хауэлл (Larry Howell) из Университета Бригама Янга (Brigham Young University) и его коллеги разработали новый класс оригами-конструкций под названием bloom patterns («паттерны цветения»), которые складываются в плоскую форму и разворачиваются, как лепестки цветов. Эти хитроумные конструкции могут быть использованы для развертывания в космосе передающих и принимающих устройств, работающих в неоптических диапазонах телескопов и детекторов, солнечных батарей и других выносных элементов.

Конструкции на основе оригами идеально подходят для космических аппаратов, потому что их можно сложить при запуске, а затем развернуть в полный размер в космосе или по прибытии в пункт назначения, например, на Луну или на Марс. Такая компактная упаковка не только удешевляет миссии, но и позволяет увеличить полезную нагрузку ракеты-носителя.

Существующие схемы оригами не всегда легко «упаковывать», иногда их может быть сложно развернуть. Новое поколение цветочных узоров решает эту проблему, складываясь ровно, оставаясь идеально плоскими, а затем широко и масштабно разворачиваясь в изменяемых конфигурациях.

Инженеры из Университета Бригама Янга поняли, что цветочные узоры являются частью более широкой группы похожих форм. Все они начинаются с плоского тонкого диска и разворачиваются одним плавным движением, создавая крупную изогнутую трехмерную форму, напоминающую цветок.

Команда разработала математическую модель того, как работают «паттерны цветения». В статье, опубликованной в журнале Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, ученые описали и протестировали физические бумажные модели и виртуальные прототипы. Все фигуры складывались легко и надежно, что очень важно, потому что одна ошибка могла привести к провалу всей космической миссии. Авторы также создавали цветы из других материалов, в том числе из пластика, напечатанного на 3D-принтере.

В ожидании новых идей

Как поясняют ученые в своей статье, исследование может стать стартовой площадкой для самых неожиданных открытий. Работа закладывает основу для документирования новых образцов оригами, изучения соответствия толщины и механического поведения материалов, а также для их использования в качестве развертываемых систем в различных областях на Земле.

Помимо совершенствования методов проектирования и развертывания антенн, оптических устройств для спутников и другого космического оборудования, эти новые модели оригами предполагают более земное применение. Они могут быть использованы для создания портативных, масштабируемых конструкций для временных убежищ, телескопических систем, адаптивных компонентов робототехники, размеры и формы которых необходимо периодически менять.

Недавно ученые испытали бумажные самолетики в качестве средства борьбы с космическим мусором. Узнайте в материале Hi-Tech Mail, что у них получилось.