Узоры оригами, напоминающие цветы, могут вдохновить создателей складных космических кораблей

Инженеры разработали класс структур оригами, которые складываются одним плавным движением, создавая формы, похожие на цветы, которые могут найти применение в космосе.

Новое семейство фигур оригами, раскрывающихся подобно лепесткам цветка, может быть использовано для проектирования более эффективных конструкций в космосе, таких как телескопы или солнечные панели.

Конструкции оригами, основанные на японском искусстве складывания бумаги, используются инженерами, поскольку их можно компактно хранить, а затем разворачивать, превращая в гораздо более крупные фигуры. Однако эти модели оригами не всегда легко упаковать, и зачастую они сложны в раскладывании, поскольку один неверный шаг может помешать раскрытию всей конструкции.

Реклама

Ларри Хауэлл из Университета имени Бригама Янга в штате Юта и его коллеги открыли новое семейство фигур оригами, которые они назвали «цветочными узорами». Они раскрываются одним плавным движением, создавая чашеобразную структуру, напоминающую цветок. «Мы можем создавать новые вещи, которые никогда не делались раньше, но при этом мы создаём эти прекрасные формы», — говорит Хауэлл.

Хотя любителям и исследователям оригами ранее были известны несколько примеров цветочных узоров, Хауэлл и его команда поняли, что они относятся к более крупному классу фигур с общими характеристиками: многоугольный центр, окруженный идентичными симметричными складками, который одним плавным движением разворачивается из плоского тонкого диска в гораздо более крупную изогнутую трехмерную форму.

Классифицировав различные варианты узоров цветков и придумав математическое объяснение того, как они работают, исследователи построили функционирующие версии, используя материалы разной толщины, такие как пластиковые или толстые акриловые панели, и показали, что каждая форма всегда надежно разворачивалась.

Возможность разворачивания за один раз может быть преимуществом для космических конструкций, поскольку снижает вероятность того, что неправильное складывание испортит всю процедуру, говорит Майкл Бартлетт из Вирджинского политехнического университета. «Всё должно идти правильно. Если в цепочке есть слабое звено, вся система рушится», — говорит он. «Когда я наблюдаю за тем, как разворачиваются эти [образцы цветения], становится понятно, что для достижения максимального раскрытия не обязательно выполнять один процесс за другим».

Хауэлл говорит, что космическим телескопам часто приходится использовать относительно плоские зеркала для своих наблюдений, но изогнутые формы узоров цветения можно использовать для размещения антенн, более похожих на некоторые наземные телескопы, которые создают более точные изображения.

По словам Джейми Пайка из Швейцарского федерального технологического института в Лозанне, наличие математической модели, описывающей развитие этих цветочных узоров, может помочь исследователям быстрее разрабатывать работающие оригами-конструкции. «Можно точнее предсказать, как будет выглядеть потенциальное изобретение, стоит ли оно того или стоит двигаться в другом направлении».

Труды Королевского общества A DOI: 10.1098/rspa.2025.0299

Источник: www.newscientist.com