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.
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.
Грузовой Dragon в полете
Фото: NASA
Грузовой частный корабль Dragon также имеет раскладывающиеся гармошкой солнечные батареи.
Гибкие батареи
Изображение: Andrzej Mirecki / Wikipedia
Японский экспериментальный аппарат IKAROS использовал гибкий солнечный парус, в который были встроены небольшие солнечные батареи.
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.
«Орион», предварительная компоновка
Схема: NASA
«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.