Технологія, що лежить в основі сучасних парашутів, критично важлива для розгортання всього, починаючи від теплових екранів космічних кораблів і закінчуючи уповільненням безпілотних літальних апаратів, напрочуд зобов’язана кірігамі, стародавньому японському мистецтву складання та різання паперу. Це не поетичний збіг: точна геометрія розгортання цих парашутів безпосередньо натхненна математичними принципами, властивими цьому багатовіковому ремеслу.
Як принципи Кірігамі застосовуються до космічних технологій
Кірігамі відрізняється від орігамі (де використовується лише складання) тим, що в дизайні є вирізи. Ці скорочення не є випадковими; вони дозволяють матеріалам розгортатися контрольованим чином, максимізуючи площу поверхні та мінімізуючи вагу. Це життєво важливо для парашутів, де метою є створення опіру — опору повітря або рідини, який уповільнює рухомий об’єкт — якомога ефективніше.
Інженери, особливо інженери-механіки, застосовують ці принципи при проектуванні розгорнутих структур для космічних місій. Яскравим прикладом є теплозахисний екран для марсохода Perseverance. Цей щит використовував дизайн, натхненний кірігамі, для розгортання у масивному, термостійкому бар’єрі, який захищає марсохід під час входу в атмосферу. Та сама ідея використовується для уповільнення корисного вантажу, викинутого із супутників, або розгортання гальмівних механізмів на високошвидкісних дронах.
Масштаб цих технологій
Щоб проілюструвати вплив, уявіть, яка площа поверхні знадобиться парашуту, натхненному кірігамі, щоб створити достатній опір. Стандартне американське футбольне поле має довжину близько 360 футів, і це часто використовують як чіткий розмір для порівняння. Хоча парашути не такі великі, принцип той самий: максимізація площі поверхні для сповільнення об’єкта. Перевага полягає в тому, що ці структури можна розмістити в неймовірно компактних просторах, а потім швидко розгорнути за потреби.
Використовувані матеріали варіюються від високоміцної тканини до спеціалізованих пластикових полімерів, призначених для витримування екстремальних температур. Ключовим є не лише сам матеріал, але й те, як він розроблений для передбачуваного розгортання. Складки розроблені з використанням фізики та математики, щоб гарантувати, що пристрій працюватиме належним чином, незалежно від того, чи сповільнює космічний корабель, що входить в атмосферу планети, чи стабілізує безпілотник.
Чому це важливо
Історія кірігамі та парашутів показує, як стародавні техніки можуть стати передовими технологіями. Це нагадування, що інновації часто приходять з несподіваних місць. Принципи складання та різання стосуються не лише естетики; вони глибоко вкорінені в геометрії, фізиці та фундаментальній проблемі керування силою та рухом.
«Елегантність кірігамі полягає в його простоті», — каже [гіпотетичний інженер]. «Це спосіб досягти складних розгортань з мінімальною кількістю рухомих частин, що є критичним у середовищах, де надійність має першорядне значення».
Цей міждисциплінарний підхід, ймовірно, стане ще більш поширеним, оскільки інженери продовжують шукати легкі та ефективні рішення для дослідження космосу, робототехніки та інших галузей.
