INŽENJERSKI ORIGAMI U SVEMIRSKOJ LOGISTICI: Raširiva staništa za teret i astronaute (2/2)

“Nije ni čudo što fascinira NASA-ine inženjere: origami može biti iznimno jednostavan, a istovremeno sadržavati kompleksnu matematiku u svojim naborima”

Origami (jap. oru = savijanje, kami = papir) je vještina ili tehnika oblikovanja struktura presavijanjem papira, bez rezanja i bez ljepljenja. Iako je renomiran kao japanska tradicija, kineska i španjolska tradicija također su pridonjele njegovom razvoju. Svoju popularizaciju i razvitak doživio je 1930-tih, zahvaljujući “ocu origamija”, japanskom umjetniku Akiri Yoshizawi.

Raširivi moduli-staništa zahtijevaju manje prostora u raketama i mogu težiti manje od nesavitljivih modula što povećava efikasnost slanja pošiljki u svemir. To rezultira manjim brojem potrebnih raketa odnosno manjim brojem lansiranja što u konačnici smanjuje ukupne troškove.

U prvom članku opisana je primjena suvremene origami tehnike u rješavanju problema pakiranja panela sa sunčevim ćelijama u raketama. U ovome članku opisan je još jedan zanimljivi primjer primjene tehničkog origamija u interplanetarnoj logistici.

Tehnologija raširivih staništa za astronaute

Svemirska agencija NASA (National Aeronautics and Space Administration) 1960. počela je dizajnirati staništa za boravak astronauta. Izazov je bio ostvariti dodatan prostor za članove posada. To je 1990. rezultiralo nastankom koncepta TransHab. Koncept nije zaživio te je 2000. godine tvrtka Bigelow Aerospace kupila patent i dobila pravo ponuditi NASA-i svoje ideje i dizajn staništa. Staništa su namijenjena za međunarodnu svemirsku postaju (International Space Station (ISS)).

Bigelow Aerospace je američka start-up kompanija specijalizirana za razvoj raširive (ekspandirajuće) tehnologije svemirskih postaja. Tvrtku je osnovao 1988. godine Robert Bigelow u Sjevernom Las Vegasu u Nevadi. Ono što je ova kompanija ponudila NASA-i je raširivi (ekspandirajući) modul BEAM nastao prema origami tehnici savijanja.

Spljošteni BEAM modul u Sjevernom Las Vegasu tvrtke Bigelow Aerospace / Originalna fotografija: NASA/Stephanie Schierholz

BEAM je skraćenica za Bigelow Expandable Activity Module, u prijevodu Bigelow raširivi modul. BEAM danas služi kao demonstracija tehnologije raširivih (ekspandirajućih) staništa.

BEAM je prvi put korišten na osmoj SpaceX opskrbnoj isporuci međunarodne svemirske postaje.

Ekspandirajuća staništa, također nazivana i staništa na napuhavanje, imaju funkciju smanjiti transportirani volumen za buduće istraživačke misije. Zahvaljujući mogućnosti savijanja, zahtijevaju minimalan prostor unutar raketa. Nakon što se postave u svemiru, rašire se kako bi osigurali dodatan prostor za život astronauta odnosno za teret unutar postaja.

CRS-8 Dragon Resupply misija – Origami u punom jeku

BEAM je 2016. transportiran na međunarodnu svemirsku postaju (nadalje u članku će se koristiti skraćenica ISS) unutar Muskove opskrbne rakete SpaceX CRS-8 Dragon. Dragon je ujedno prva privatna letjelica koja je posjetila ISS. Kada je Dragon bio usidren u ISS, britanski astronaut Tim Peake je pomoću robotičke ruke Canadarm2 preuzeo je BEAM modul i prikvačio ga na statički otvor (krmu) Tranquility čvora.

OrigaBEAMi – Origami instrukcije NASA-e za astronaute / Izvor: www.nasa.gov

Nakon što je modul bio spojen i osiguran, BEAM se doslovno origamizirao, odnosno raširio sa pakirnih dimenzija duljine 1,7 metara i promjera 2.36 metara na komprimiranu dužinu do 4 metara i 3.2 metara u promjera. BEAM je izrađen od nekoliko zaštitnih slojeva kao što je sloj za zračnu barijeru te štit protiv mikro-meteoritnih i orbitalnih krhotina (stručno Micro-meteoroid and orbital debris (MMOD))

Originalna fotografija: NASA

„U kolovozu 2017., javnosti je najavljeno kako će BEAM modul ostati priključen na svemirsku postaju sljedeće tri godine. Modul će biti korišten za skladištenje do 130 cargo vreća kako bi se oslobodio dodatan prostor unutar same postaje.“

Članovi ISS-a periodički (četiri puta godišnje) ulaze u BEAM prostor kako bi prikupili podatke i provjerili strukturalno stanje modula. Slojevi od kojih sje BEAM izrađen pružaju zaštitu od sunčevog i kozmičkog zračenja.

Zanimljivo je da je NASA na svojim stranicama izdala pdf dokument s instrukcijama za savijanje origami modula koji je inspriracija za BEAM. Dokument je dostupan javnosti i nalazi se na nasa.gov.

Izvor: “Packing and deploying Soft Origami to and from cylindrical volumes with application to automotive airbags”
Jared T. Bruton, Todd G. Nelson, Trent K. Zimmerman, Janette D. Fernelius, Spencer P. Magleby, Larry L. Howell / origami-resource-center.com

Prvi pokušaj slanja BEAM modula bio je 2015. godine. Pokušaj je bio neuspješan zbog problema pri lansiranju SpaceX CRS-7 rakete u kojoj je bio smješten. Prvo je raširivanje postignuto 26. svibnja 2016. uz nekoliko poteškoća. Modul se nije do kraja raširio, a razlog  je po mišljenju stručnjaka bio očit. Naime, zbog neuspjeha CRS-7 lansiranja, raširivanje je krenulo 10 mjeseci nakon planiranog što je dovelo do pretjeranog priljubljivanja savinutih slojeva jednog uz drugi.

Sidrenje BEAM modula pomoću Canadarm2 robotičke ruke unutar ISS-a / Izvor: NASA

Budućnost raširivih staništa u svemiru

Origami staništa poput BEAM-a ne smatraju se nužno  upotrebljivima samo za pomoć u svemirskim postajama. Planiranje putovanja na Mars, primjerice iznimno je zahtjevan i logistički složen proces na kojem NASA-ini inženjeri neprestano rade.

Prije slanja prvih astronauta na Crveni planet, NASA promišlja o metodi slanja unaprijed nekoliko opskrbnih raketa utovarenih teretom, koji će čekati astronaute kada stignu na Mars. Ovakva metoda spada u domenu treće logističke paradigme zvane PREDPOZICIONIRANJE. Astronauti znaju kada i gdje će se nalaziti pa se materijali šalju unaprijed da ih na zadanoj lokaciji dočekaju. Tehnologija raširivih staništa mogla bi se pokazati iznimno korisnom po tom pitanju.

TransHab – NASA-in prvotni koncept raširivog staništa za astronaute

Ako se BEAM u nekoliko navrata prikaže uspješnim i korisnim to bi moglo potaknuti razvoj ekspandirajućih sklonišnih struktura za buduće posade koje putuju daleki svemir. Članovi posada koji će putovati na mjesec, Mars ili druge destinacije moći će ih koristiti kao staništa. Savršena je to demonstracija važnosti koju će origami tehnika savijanja i pakiranja imati za buduće misije.

O autoru

Božo Cicvarić

Urednik rubrike Logistika na web portalu Prom. Magistrirao je 2016. na Fakultetu prometnih znanosti u Zagrebu, smjer Logistika. Posebno ga zanima prijevozna logistika i organizacija putničkog prijevoza.