هنر باستانی ژاپنی تا کردن کاغذ چه ارتباطی با آینده اکتشافات فضایی دارد؟ در واقع، ارتباط بسیار زیادی دارد! در حالی که اوریگامی پیش از این نیز منبع الهام برای نسل بعدی وسایل نقلیه فضایی بوده است، خانوادهای از اشکال تازه توسعهیافته قرار است آنها را فشردهتر، کارآمدتر و قابلاعتمادتر کند.
پژوهشگران دانشگاه بریگام یانگ، به رهبری لری هاول، دستهای نوآورانه از ساختارهای اوریگامی را با نام «الگوهای شکوفه» (bloom patterns) معرفی کردهاند. همانطور که از نامشان پیداست، این طرحهای پیچیده کاملاً صاف تا میشوند و سپس با یک حرکت نرم و واحد، بسیار شبیه به شکفتن یک گل، باز میشوند. این نوآوری پتانسیل عظیمی برای ساختارهای قابل گسترش در فضا، مانند تلسکوپهای بزرگ، آرایههای خورشیدی و آنتنهای ارتباطی دارد.
مزیت اصلی استفاده از طرحهای مبتنی بر اوریگامی در فضاپیما، کارایی فوقالعاده آنها در بستهبندی است. قطعات را میتوان برای پرتاب در حجمی بسیار کوچک تا کرد و سپس پس از رسیدن به فضا، به اندازه کامل و عملیاتی خود باز شوند. این امر نه تنها مأموریتها را مقرونبهصرفهتر میکند، بلکه این امکان را فراهم میآورد که محمولههای کوچکتر نیز در پرتابهای موشک گنجانده شوند و در واقع با ماهوارههای بزرگتر «همسفر» شوند.
با این حال، بسیاری از الگوهای اوریگامی موجود ممکن است برای تا کردن و باز شدن پیچیده باشند و نقاط بالقوه خرابی را ایجاد کنند. الگوهای شکوفه جدید به زیبایی این مشکل را حل میکنند. آنها طوری طراحی شدهاند که صاف تا شوند، در حالت تاشده پایدار بمانند و سپس به طور گسترده و قابلاطمینان باز شوند. تیم دانشگاه بریگام یانگ کشف کرد که این شکوفهها بخشی از خانواده بسیار بزرگتری از اشکال هستند که همگی این ویژگیهای مطلوب را به اشتراک میگذارند؛ یعنی از یک دیسک صاف شروع شده و به یک شکل سهبعدی بزرگ و منحنی تبدیل میشوند.
برای تأیید کشف خود، مهندسان یک مدل ریاضی پیچیده برای توصیف مکانیک الگوهای شکوفه توسعه دادند. سپس این نظریه را با ساخت نمونههای اولیه فیزیکی از کاغذ و پلاستیکهای چاپ سهبعدی به واقعیت تبدیل کردند. همانطور که در مقالهشان در ژورنال Proceedings of the Royal Society A توضیح داده شده، هر مدل با قابلیت اطمینان کامل باز شد—عاملی حیاتی، زیرا یک تای اشتباه میتواند کل یک مأموریت فضایی چند میلیون دلاری را به خطر بیندازد.
سکوی پرتابی برای ایدههای جدید
این پژوهش چیزی فراتر از یک کاربرد جالب است؛ این یک گام بنیادی برای موج جدیدی از نوآوریهاست. دانشمندان میگویند: «این کار پایه و اساس کشف و مستندسازی الگوهای شکوفه اوریگامی جدید… و استفاده از آنها به عنوان سیستمهای قابل گسترش در کاربردهای متنوع را فراهم میکند.»
فراتر از کیهان، این الگوهای شکوفه کاربردهای هیجانانگیزی در همین سیاره زمین نیز دارند. میتوان از آنها برای ایجاد سازههای قابل حمل و روی هم چیدنی برای پناهگاههای موقت اضطراری، طرحهای معماری نوآورانه بازشو (pop-up) یا حتی اجزای دینامیک در رباتیک که نیاز به انبساط و انقباض دارند، استفاده کرد. این ترکیب زیبا از هنر باستانی و مهندسی مدرن، واقعاً مرزهای ممکن را جابجا میکند.
اطلاعات بیشتر را از منبع اصلی مطالعه کنید: Proceedings of the Royal Society A