Японское искусство складывания из бумаги, оригами, помогло найти новый способ компактизации солнечных батарей для космических аппаратов. Подробности приводит университет Бригама Янга, сотрудники и аспиранты которого работали вместе с представителями NASA и экспертом по оригами Робертом Лангом.

В рамках этого совместного проекта исследователи нашли способ свернуть солнечную батарею так, чтобы она сократила свою площадь в десять раз и при этом занимала минимальный объем.

Большинство современных космических аппаратов запускается в космос со сложенными солнечными батареями и такие батареи обычно складывают гармошкой: этот метод, как подчеркивается в сообщении, далеко не оптимален. Если большинство современных аппаратов складывают солнечные батареи в несколько раз, то новый метод дает возможность уменьшить занимаемую площадь почти вдесятеро.

Инженеры работали с жесткими солнечными батареями, которые нельзя свернуть в рулон, а можно только разделить на некоторое число сегментов, соединенных гибкими бесшарнирными перемычками. Найденная схема позволяет свернуть круглую батарею диаметром 25 метров в круглый же пакет диаметром 2,7 метра.

Исследователи хотят со временем разработать складную батарею мощностью 250 киловатт, что значительно превосходит мощность установленных на МКС элементов.

Рис. 1. Инженеры NASA проверяют «крылья» «Юноны». Фото: NASA. Отправленный к Юпитеру автоматический зонд «Юнона» стал первым аппаратом, который работает на таком удалении от Солнца только за счет энергии от солнечных батарей. Для того, чтобы снять с них требуемую мощность при тусклом освещении конструкторы довели суммарную площадь поверхности до 60 квадратных метров.

Кроме применения в космосе, оригами может пригодиться, как утверждают в университете Бригама Янга, для создания разворачиваемых на месте стихийных бедствий временных построек и даже для производства медицинских устройств, которые должны разворачиваться внутри человеческого тела.

Специалистам по нанотехнологиям хорошо известен другой метод, ДНК-оригами: нить ДНК можно сложить так, что она сформирует плоский лист и затем эти листы можно сворачивать в разные фигуры. ДНК-оригами предлагается использовать при создании нанороботов.

Рис. 2. Грузовой Dragon в полете. Фото: NASA. Грузовой частный корабль Dragon также имеет раскладывающиеся гармошкой солнечные батареи.

Рис. 3. Гибкие батареи. Изображение: Andrzej Mirecki / Wikipedia. Японский экспериментальный аппарат IKAROS использовал гибкий солнечный парус, в который были встроены небольшие солнечные батареи.

Рис. 4. Альтернативный подход: батареи на стенках аппарата. Фото: NASA. Японский грузовой корабль, HTV, обошелся без складных крыльев: вся его боковая поверхность отдана солнечным батареям. Эта схема позволяет обойтись без механизма складывания, ей не страшна потеря ориентации как минимум по одной оси (опасен только поворот торцом к Солнцу), но половина батарей всегда оказывается в тени.

Рис. 5. «Орион», предварительная компоновка. Схема: NASА. «Орион», новый пилотируемый корабль NASA, изображался с солнечными батареями в виде разворачивающегося веером диска. На других эскизах он предстает с традиционными «гармошками»: выбор итоговой схемы компактификации солнечной батареи будет обусловлен конструкцией служебного модуля, показанного под конической капсулой спускаемого аппарата.

Кроме применения в космосе, оригами может пригодиться, как утверждают в университете Бригама Янга, для создания разворачиваемых на месте стихийных бедствий временных построек и даже для производства медицинских устройств, которые должны разворачиваться внутри человеческого тела. Специалистам по нанотехнологиям хорошо известен другой метод, ДНК-оригами: нить ДНК можно сложить так, что она сформирует плоский лист и затем эти листы можно сворачивать в разные фигуры. ДНК-оригами предлагается использовать при создании нанороботов.