Американские исследователи разработали инновационную методику создания прочных элементов, способных складываться и раскладываться в одно движение. Эти конструкции можно компактно сложить на Земле перед отправкой космического аппарата и затем развернуть в космосе, что позволяет сэкономить место во время полета. В развернутом состоянии они напоминают раскрывающийся цветок, характеризующийся четкой геометрией и симметрией.
Согласно результатам нового исследования, одним из первых узоры оригами для инженерных целей использовал Йоши Йошимура. Ученый впервые зафиксировал ромбовидную структуру при осевом сжатии тонкостенного цилиндра. Четырехугольники, где каждый из них представляет собой соединение двух треугольников, способны складываться и поворачиваться при осевом сжатии.
Позже были разработаны и другие паттерны, которые легли в основу создания разнообразных геометрических форм, структур, конструкций и механизмов, способных скручиваться, расширяться и сжиматься в любом направлении. Эти разработки нашли применение в производстве гибких солнечных батарей и спутниковых антенн, предназначенных для использования в космических условиях.
Проанализировав существующие научные работы, специалисты из Университета Бригама Янга (США) выявили группу оригами, которые могут послужить основой для создания прочных и при этом несложных конструкций, востребованных как в космической отрасли, так и на Земле. Все они основаны на едином принципе: подобно раскрывающемуся цветку, они трансформируются из плоского диска (в сложенном виде) в трехмерную структуру, имитируя распускание лепестков. Недаром это изобретение получило название bloom patterns.
Специалисты провели классификацию узоров, основываясь на их форме, геометрии складок и наличии вращательной симметрии, и разработали математическую модель, объясняющую общий принцип их работы. Внутри каждого цветка находится многоугольник, который перекрывается симметричными «лепестками»-клиньями при раскрытии. Исследователи детально описали типы узоров в научной публикации, опубликованной в журнале Математические, физические и инженерные науки. Труды Королевского общества .
Сначала инженеры провели испытания моделей на бумаге, затем на пластике и акриловых панелях. «Бутоны» раскрывались без сбоев, вне зависимости от используемого материала и его толщины. Это указывает на возможность масштабирования данной технологии. Её можно применить, к примеру, в оптических системах для спутников и других космических аппаратов, а также в сборно-разборных конструкциях или в робототехнике.