Technologia nowoczesnych spadochronów, kluczowa dla rozmieszczania wszystkiego, od osłon termicznych statków kosmicznych po spowalniające drony, ma zaskakujący dług wobec kirigami, starożytnej japońskiej sztuki składania i cięcia papieru. To nie jest poetycki zbieg okoliczności: precyzyjna geometria rozłożenia tych spadochronów jest bezpośrednio inspirowana zasadami matematycznymi właściwymi dla tego wielowiekowego statku.
Jak zasady Kirigami są stosowane w technologii kosmicznej
Kirigami różni się od origami (w którym wykorzystuje się jedynie składanie) tym, że zawiera wycięcia w projekcie. Te cięcia nie są przypadkowe; pozwalają materiałom rozwijać się w kontrolowany sposób, maksymalizując powierzchnię przy jednoczesnej minimalizacji wagi. Jest to istotne w przypadku spadochronów, których celem jest możliwie najskuteczniejsze wytworzenie oporu – oporu powietrza lub płynu, który spowalnia poruszający się obiekt.
Inżynierowie, zwłaszcza inżynierowie mechanicy, stosują te zasady podczas projektowania rozkładanych konstrukcji na potrzeby misji kosmicznych. Doskonałym przykładem jest osłona termiczna łazika Perseverance. Tarcza ta miała konstrukcję inspirowaną kirigami i rozwinęła się w masywną, odporną na ciepło barierę, chroniącą łazik podczas ponownego wejścia w atmosferę. Ten sam pomysł zastosowano do spowalniania ładunków wyrzucanych z satelitów lub uruchamiania mechanizmów hamujących w szybkich dronach.
Skala tych technologii
Aby zilustrować wpływ, wyobraź sobie, jaką powierzchnię potrzebowałby spadochron inspirowany kirigami, aby wytworzyć wystarczający opór. Standardowe boisko do futbolu amerykańskiego ma około 360 stóp długości i jest to często używane jako wyraźny rozmiar do porównania. Chociaż spadochrony nie są tak duże, zasada jest ta sama: maksymalizować powierzchnię, aby spowolnić obiekt. Zaletą jest to, że konstrukcje te można spakować w niezwykle kompaktowe przestrzenie, a następnie szybko rozmieścić w razie potrzeby.
Zastosowane materiały mogą obejmować bardzo trwałe tkaniny lub specjalistyczne plastikowe polimery zaprojektowane tak, aby wytrzymywały ekstremalne temperatury. Kluczem nie jest tylko sam materiał, ale sposób jego zaprojektowania w celu przewidywalnego zastosowania. Zagięcia zaprojektowano z wykorzystaniem fizyki i matematyki, aby zapewnić, że urządzenie będzie działać zgodnie z przeznaczeniem, niezależnie od tego, czy spowalnia statek kosmiczny wchodzący w atmosferę planety, czy stabilizuje drona.
Dlaczego to jest ważne
Historia kirigami i spadochronów pokazuje, jak starożytne techniki mogą stać się zaawansowanymi technologiami. Przypomina nam, że innowacje często przychodzą z nieoczekiwanych miejsc. Zasady składania i krojenia nie dotyczą wyłącznie estetyki; są głęboko zakorzenione w geometrii, fizyce i podstawowym problemie kontrolowania siły i ruchu.
„Elegancja kirigami tkwi w jego prostocie” – mówi [hipotetyczny inżynier]. „Jest to sposób na realizację złożonych wdrożeń z minimalną liczbą ruchomych części, co ma kluczowe znaczenie w środowiskach, w których najważniejsza jest niezawodność”.
To interdyscyplinarne podejście prawdopodobnie stanie się jeszcze bardziej powszechne, ponieważ inżynierowie będą nadal szukać lekkich i wydajnych rozwiązań do eksploracji kosmosu, robotyki i innych dziedzin.
