INŽENJERSKI ORIGAMI U SVEMIRSKOJ LOGISTICI: Izazov pakiranja solarnih panela u letjelicama (1/2)

Izvor: Youtube printscreen

“Svemir je jedno od mjesta gdje origami ima iznimno važnu ulogu. Određeni tereti trebaju biti malih dimenzija kako bi se mogli utovariti u raketu, a zatim kada dođu na destinaciju u svemiru trebaju biti velikih dimenzija. Kada imate te dvije potrebe, origami tehnika je izvrsno rješenje za tranziciju između ta dva stanja.” – Robert J. Lang

ORIGAMI U ZNANOSTI

Svi smo se mi kao djeca više ili manje susreli s origamijem. Origami (jap. oru = savijanje, kami = papir) je vještina kreiranja modela od papira, bez rezanja i bez ljepljenja.

Iako ga većina povezuje s danima iz djetinjstva i izradom ždrala, danas je origami puno više od dječje igre. Postoje mnogi pravci origamija koji neprestano nadahnjuju inženjere različitih struka, biologe, matematičare, znanstvenike, a u zadnje vrijeme sve više i astronautičare.

Origami razvija spacijalnu inteligenciju (razumijevanje prostora) kod ljudi i vježba problemsko rješavanje zadataka. Zbog toga je popularan u inženjerskim strukama.

Suvremeni origami je zavidna je tehnika savijanja papira i rezultat 40 godina matematičkih analiza. Interes za njim raste jer se koristi pri rješavanju inženjerskih problema, a njegovi koncepti integriraju se sve više u moderne tehnologije. Iz tog razloga ima svoje zasluženo mjesto u znanosti i u mnogim inženjerskim strukama. Modeli proizašli iz origamija revolucioniziraju polja robotike, strojarstva, građevine,arhitekture i sl.

Izvor: prezentacija IEEE predavanje SSC VAZNOST ORIGAMIJA U OBRAZOVANJU, Sanja Srbljinović-Čuček, predsjednica Hrvatskog origami društva

Ono što intrigira jest da se origami iz daleke prošlosti vinuo u naš još uvijek neistraženi svemir i počeo koristiti kao podrška u logistici različitih istraživačkih misija. Budući da Prom.com.hr. nudi mnoštvo tema o logistici, tehnički origami zaslužuje svoje mjesto u rubrici Logistike, a otkrivamo i zašto.

ORIGAMI – RJEŠENJE LOGISTIKE PAKIRANJA

Jedan od velikih izazova prilikom slanja sondi u svemir jest tipično logističko pitanje: Kako prevesti što više tereta uz što manje utrošenje energije? Neki od tipičnih izazova koji se javljaju u prijevozu robe jest voluminoznost tereta. Što kada je teret prevelikih dimenzija za pakiranje?

Logističari imaju stručni naziv za probleme ove naravi. Dakle, kada je predmet iznimno velikog volumena, u odnosu na težinu i kada je svojim volumenom dosegao granice pakiranja tada se kaže “Cube Out”. To znači da je teretno manipulativna jedinica (TMJ, npr. kontejner) prekapacitirana volumenom tereta, prije dosezanja težinskog opterećenja. 

Način pakiranja u tom slučaju ima ključnu ulogu!

Open Top kontejneri mogu biti riješenje “Cube Out” problema, no na razini slanja predmeta u svemir problem je kompleksniji / Izvor: shippingcontainersuk.com / Origami flasher / Izvor: “Single Degree-of-Freedom Rigidly Foldable Cut Origami Flashers” Robert J. Lang, Spencer Magleby and Larry Howell

Suprotan pojam tome je “Weight Out” – predmet je svojom težinom dosegao granice TMJ-a prije dosezanja volumenskog ograničenja. To znači da je u kontejneru ostalo praznog mjesta, ali u njega više tereta ne stane jer ne može podnijeti više težine. 

Kada ovaj problem sagledamo na razini astronautike i logistike na orbitalnoj ili interplanetarnoj razini on postaje znatno kompleksniji. To dokazuje izazov pakiranja panela fotonaponskih ćelija u letjelicama.

Ante Radonić, poznati hrvatski stručnjak koji je preko 40 godina bio voditelj planetarija Tehničkog muzeja “Nikola Tesla” u Zagrebu, u društvu ekipe Prom.com.hr-a / Foto: Božo Cicvarić

Solarni paneli potrebni su za prikupljanje sunčeve energije prilikom putovanja raketa. Potpuno rašireni paneli čine iznimno veliku površinu koju je nemoguće pakirati u raketu i “nositi” u svemir bez posebne tehnike pakiranja. Kako su inženjeri ovaj problem rješili? Origami tehnikom savijanja!

U origamiju, kako bi se zapisali načini izrade modela, postoje dijagrami savijanja. Dijagrami su 2D instrukcije po kojima se preklapa papir kako bi se izradio određeni model.

Jedna od inovacijskih tehnika koja je “iznjedrila” riješenje za pakiranje panela solarnih ćelija je Miura mapa – origami model japanskog astrofizičara Korya Miure. Otvorena Miura mapa izgleda poput šahovnice paralelograma.

Posebnost je u tome što se jednostavnim potezom – dijagonalnom translacijom krajeva mape čitava mapa ujednačeno otvara i to na zadivljujući način.

Tako je nastala obećavajuća tehnika kojom se solarni paneli mogu efikasno sklopiti kako bi zauzeli što manji volumen u sondi čime je rješen “Cube Out” problem. Kada sonda uzleti i dosegne koordinatu na kojoj je potrebno rastvoriti panele radi energije, nastupa pravi origami i paneli se šire.

Miura tehnika savijanja primjenila se 1995. godine u solarnom panelu dizajniranom za japanski satelit Space Flayer Unit.

Izvor: www.origami-resource-center.com

RAZVOJ ORIGAMI TEHNIKE U NASA-I

Zahvaljujući Miuri, nastupio je niz sličnih origami rješenja. Vrijedni studenti strojarstva na Brigham Young University (BYU) inspirirani Miura dijagramom savijanja u suradnji s NASA-om došli su do zanimljivih inovativnih rješenja, a isti koncept koristi NASA u svom SMAP satelitu za 20-stopnu rotirajuću antenu koja se koristi u svrhu globanih mjerenja karakteristike tla Zemlje. Također je zanimljiv i NASA-in Starshade koncept.

U sljedećem članku naveden je još jedan od nevjerojatnih primjera origami tehnike u astronautici i logistici. Ostanite s nama, pravac – međunarodna svemirska postaja!

Imaš kreativnu inženjersku iskru koju želiš zapaliti? Hrvatsko origami društvo promiče origami u znanosti, umjetnosti i obrazovanju. Sve što te zanima možeš upitati na hod_origamiart@yahoo.com


Zahvale za pomoć i ustupljene informacije prilikom pisanja ovog članka:

Anti Radoniću, uvaženom hrvatskom stručnjaku za astronautiku,

Sanji Srbljinović Čuček, predsjednici Hrvatskog origami društva 

Branimiru Čučeku, diplomiranom inženjeru strojarstva

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.