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不只是兒童勞作 摺紙助力太空科技降低成本

記者 俞璟瑤 報導
發佈時間:2024/01/01 15:08
最後更新時間:2024/01/01 15:08

美國太空總署有意在今年,再次把太空人送上月球,預計將炒熱太空話題。越來越頻繁的太空活動,節省成本是未來發展的重要任務。專家就利用我們很熟悉的摺紙藝術原理,讓科技設備更小巧,就有機會讓更多重要器材同時送上外太空。

摺紙藝術家:「要確保這一點在中央摺線上。」

 
CNN主播:「明白了。」
摺紙藝術家:「現在我們有了四個長的分支,你可以看出這像是一把剪刀」
 
只要幾個步驟就能把一個平面變成3D立體物件,這是童年的共同回憶,也是讓人驚嘆的藝術。但換到工程師的手上,就有不一樣魔法。
楊百翰大學教授 豪威爾:「我們以摺紙藝術為靈感,當我們使用其他材料替代這些摺疊時,最終可能看起來甚至不像是摺紙了。然後我們展開工程設計,使其能夠符合所需的功能和不同於外觀的應用,但如果沒有摺紙,最終的裝置可能無法實現。」
 
 
不同的形狀、不同的折疊方式,創造出完全不一樣的裝置。楊百翰大學的研究團隊,跟美國航太總署合作,要用折疊的方式,打造出體積小巧但同時兼具高效能的,光學雷達望遠鏡。
NASA研究工程師 史提芬:「目前有一個環繞地球的任務,名為ICESat-2,它使用的是一個鈹望遠鏡,這個望遠鏡大致是一立方公尺,我們希望整個衛星的大小能夠比望遠鏡稍小,儘管它測量表現出色,但它的大小大約相當於一個冰箱,我們真的希望透過這些發展,讓衛星的體積能夠像一個大型行李箱大小。」
 
利用摺疊的方式就能大幅縮小體積,最大的效益就是能節省成本。
NASA研究工程師 史提芬:「有很多事情只有光學雷達才能完成,最大的障礙之一是成本,如果我們能夠降低成本,就能夠使用更多相同類型的儀器進行飛行,獲得更全面的覆蓋。人們迫切希望更快接收到訊息,更廣泛的覆蓋範圍、更即時的數據。」
 
其實這樣的技術對NASA來說,不見得是什麼新鮮事,包括韋伯太空望遠鏡,還有搭配的遮星板,都有利用到摺紙的概念。但掃描式光學掃描雷達望遠鏡,因為是用雷射波長反射,來探測距離、深度或是空氣中的氣體含量,所以不只要摺疊壓縮,更是要確保攤開來是非常平整的狀態。
摺紙藝術師兼物理學家 羅伯朗:「如果我們正在進行光學雷達望遠鏡的設計,需要確保表面的位置精確到微米,這對於工程來說是一項挑戰,並不僅僅局限在摺疊的技術範疇,我們所採用的具體摺疊方式,可能會對展開後的表面精確度產生重大影響。」
 
而且實際上摺疊的並不是像這種輕薄的材質,大部分是金屬等等堅硬的材質,所以必須要靠切割還有利用磁鐵等連接。
楊百翰大學教授 豪威爾:「我們發現了那些存在的基本機制,並且能夠進行數學建模,不僅可以將這些機制組合起來,重新建構摺紙系統,還可以用之前未曾結合的方式進行組合。這種方法正在漸漸形成一種硬體目錄,以不同的方式展示得到摺疊運動的方式,但應用在非紙質材料上,並確保不會斷裂。」
 
不同形式的折疊以及復原,能達成不同的效能,研究團隊預計在三年內,要尋找出最合適的摺疊方案,用熟悉的勞作藝術改變太空科技效能。

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#節省成本#摺紙藝術#摺疊#太空人#美國太空總署

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