喷气推进实验室的研究人员设计了基于日本折纸艺术折纸的NASA太阳能电池板。这些面板轻巧,可折叠且易于部署。折纸太阳能电池的想法虽然并不完全新颖,但是却引起了媒体的广泛关注。
加利福尼亚州帕萨迪纳市NASA喷气推进实验室的机械工程师Brian Trease回忆起他年轻时的折纸玩偶。最终,当他在日本高中的时候,他对这种日本折纸艺术感到好奇。他将芝士汉堡的包装纸折成起重机,并喜欢从图书馆的书籍中发现各种折纸技术。
Trease考虑了他曾经喜欢做的有趣的日本艺术形式的原理如何用于空间受限的太阳能电池板。Trease说:“这是艺术,文化和技术的独特跨越。”
为了实现建造可用于太空旅行的便携式航天器组件的想法,NASA正在研究折纸褶皱。位于犹他州普罗沃的杨百翰大学(BYU)的研究人员和研究人员正在研究该项目。
尽管一些简单的折叠式太阳能电池板已经用于太空任务,但Trease和他的研究人员的目标是开发更加复杂,折叠的轻巧,紧凑且易于部署的折纸太阳能电池板。这样,NASA在运输笨重的空间物体时遇到的最大挑战便是一种简单的解决方案-将其折叠。
Trease说:“研究人员说,折纸在将太空太阳能用于地球目的方面可能会有用。”想象一下一个轨道发电厂,该发电厂使用微波将电能无线传送到地球。将太阳能电池阵列送上太空将很容易,因为它们都可以折叠并打包成一个火箭发射装置,而无需宇航员进行组装。
BYU机械工程专业的博士生Shannon Zirbel也在研究这些想法,Trease是她的研究合作者,并得到了NASA技术研究奖学金的支持。折纸专家Robert Lang和BYU教授Larry Howell也与Trease和Zirbel合作进行了该项目。
他们开发了一个1厘米厚的太阳能电池阵列原型,其直径可以折叠至8.9英尺(2.7米)。展开时,完整结构的最大跨度为82英尺(25米)。这个1/20比例的原型扩展到4.1英尺(1.25米)的展开直径。
JPL研究人员将用于这些折纸太阳能电池板的材料称为Hannaflex。原型以花形形式开始,然后折叠成六边形。
NASA工程师Brian Trease拥有折纸启发的太阳能电池板阵列的原型。信用:NASA / JPL-加州理工学院
根据Trease的说法,“不同的材料需要进行压力测试,他们需要找到一种方法来快速展开面板。面板的艺术形状在太空飞行技术中真正受益。在理解折痕方面有很多艺术专业知识,但得到数学和工程学的大力支持。”
JPL在发布中表示;
“折纸启发的太阳能电池阵列已使用的一种技术(以不同的折痕组合)称为三浦折痕。这种众所周知的折纸褶皱是由日本天体物理学家三浦光雄(Koryo Miura)发明的。当您打开结构时,它似乎均匀地固定在平行四边形的棋盘格中。它看起来像一朵盛开的花,展开成一个大的圆形平面”
Trease补充说:“仅在过去40年中,折纸才成为严肃的数学分析的主题。人们对将折纸概念与现代技术相结合的兴趣日益浓厚。”
他设想可折叠的太阳能电池板可以与称为CubeSats的小型卫星结合使用。他说折纸概念可以用来制造折纸天线。
Zirbel在她最近的TedX视频(如下)中说:“也许我们可以设计一台使用寿命为五十或一百年的机器(使用这些大型可折叠折纸太阳能电池板在太空中提供的动力,”
图片来自NASA
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