Origami in Blumenform eröffnet neue Perspektiven für Raumfahrzeuge

Ein Ingenieurteam der Brigham Young University (BYU) in Utah, USA, hat einen Durchbruch im Design von Weltraumstrukturen bekannt gegeben: Origami-„Blütenmuster“, die sich wie blühende Blütenblätter sanft falten und entfalten lassen. Diese Designs versprechen, den Einsatz von Geräten wie Teleskopen und Solarzellen im Weltraum zu revolutionieren.

Aufgrund von Einsatzbeschränkungen verwenden Weltraumteleskope üblicherweise flache Spiegel. Bloom-Muster können jedoch gekrümmte Spiegel erzeugen, die denen erdgebundener Teleskope ähneln und so genauere Bilder liefern.

Origami-Design, gefaltet zu einer blumenähnlichen Form. (Quelle: Newscientist)

Origami – die traditionelle japanische Kunst des Papierfaltens – inspiriert Ingenieure schon seit langem dazu, Strukturen zu schaffen, die gefaltet und auseinandergezogen werden können. Viele aktuelle Origami-Designs sind jedoch komplex und fehleranfällig. Eine falsche Faltung kann zum Versagen des gesamten Systems führen.

Das Team um Professor Larry Howell hat eine neue Musterfamilie – sogenannte „Blütenmuster“ – entwickelt, die sich in einer einzigen Bewegung entfalten und eine dreidimensionale, geschwungene Form bilden, die an eine Blumenschale erinnert. Das Zentrum des Musters ist ein Polygon, umgeben von symmetrischen Falten. Dadurch kann sich die Struktur sanft von einer dünnen, flachen Scheibe zu einer größeren Form entfalten.

Laut Michael Bartlett von der Virginia Tech reduziert die einstufige Bereitstellung das Risiko: „ Im Weltraum muss alles perfekt sein. Gibt es nur eine Schwachstelle, kann das gesamte System versagen. Bloom-Muster eliminieren diese komplexe Abfolge von Schritten.“

Darüber hinaus könnte die gekrümmte Form dieser Proben dazu genutzt werden, Reflektoren zu bauen, die denen in erdgebundenen Teleskopen ähneln – und die präzisere Bilder liefern als die flachen Spiegel, die üblicherweise im Weltraum verwendet werden.

Ein mathematisches Modell für Blütenmuster würde Designern helfen, die Leistung einer Idee besser vorherzusagen, sagt Jamie Paik von der Eidgenössischen Technischen Hochschule (EPFL): „Man kann im Voraus wissen, ob eine Erfindung realisierbar ist oder ob man eine andere Richtung einschlagen sollte.“

Auch das James-Webb-Teleskop hat ein Origami-Design. (Quelle: NASA)

Die Kombination aus traditioneller Kunst und moderner Technologie eröffnet der Luft- und Raumfahrtindustrie neue Wege. Mit ihrer einfachen Konstruktion, schönen Form und hohen Zuverlässigkeit könnten Origami-Blumenmuster die Grundlage für die nächste Generation von Raumfahrzeugen bilden.

Eine der bemerkenswertesten Anwendungen von Origami in der Raumfahrttechnik ist die Konstruktion des Hauptspiegels des James-Webb-Weltraumteleskops. Die NASA nutzte das Prinzip der Papierfaltung, um ein Spiegelsystem zu entwickeln, das sich so zusammenfalten lässt, dass es in den Raketenraum passt. Im Orbit entfalten sich diese Spiegel vollständig und bilden eine riesige reflektierende Struktur, die es der Raumsonde ermöglicht, das Universum tiefer zu beobachten als je zuvor.

Superkleiner faltbarer Roboter. (Quelle: Aeon)

Neben Teleskopen haben Ingenieure Origami auch zur Entwicklung von Solarmodulen verwendet, die sich fächerartig zusammenfalten lassen. Dieses Design spart Platz beim Start und ermöglicht gleichzeitig eine schnelle Entfaltung und maximale Ausdehnung während Weltraumoperationen. Dadurch können Raumfahrzeuge mehr Energie gewinnen, ohne ihre ursprüngliche Größe zu vergrößern.

Neben großen Strukturen findet Origami auch Anwendung in der Weltraumbiomedizin. Forschungsarbeiten haben mikroskopisch kleine Roboter entwickelt, die sich wie Pillen zusammenfalten und im Körper entfalten können. In Umgebungen ohne Schwerkraft könnten diese Roboter ferngesteuert werden, um präzise Medikamente zu verabreichen oder komplizierte medizinische Eingriffe ohne chirurgischen Eingriff durchzuführen.

Durch die Anwendung von Origami konnten in der Weltraumforschung wichtige Fortschritte erzielt werden.

Minh Hoan

Quelle: https://vtcnews.vn/mau-origami-hinh-hoa-mo-ra-trien-vong-moi-cho-tau-vu-tru-ar960708.html