Парашюты работают за счёт увеличения площади поверхности того, к чему они прикреплены — будь то люди, грузы или помощь, — что повышает сопротивление воздуха и замедляет спуск.
Некоторые из них прямоугольные и ими можно управлять, как крыльями самолёта, другие — круглые и простые, но могут нести тяжёлые грузы.
Вы же не захотите делать в них много маленьких надрезов, правда?
Инженеры разработали новый вид парашюта, вдохновлённый японским искусством киригами, в котором бумага разрезается по сложным узорам для создания трёхмерных конструкций. Это, по их мнению, будет особенно полезно для доставки гуманитарной помощи.
Парашюты в стиле киригами изготавливаются путём лазерной резки узоров на гибких пластиковых дисках. Надрезы открываются, когда диск падает в воздухе, и он преобразуется в трёхмерную сеть взаимосвязанных балок, напоминающую вазу.
Это создаёт сопротивление, предотвращая кувырки, в результате чего происходит медленный, контролируемый и стабильный спуск.
«Помимо простоты изготовления, наш парашют уменьшает боковое смещение во время спуска, в отличие от традиционных конструкций, которые часто беспорядочно дрейфуют далеко от намеченной цели», — пишут исследователи из канадского Политехникума Монреаля и Парижского политехнического института Франции в исследовании, опубликованном в журнале Nature.
Эксперименты показали, что диски в стиле киригами успешно перестраивались в различных условиях: от лаборатории до аэродинамической трубы и в реальных условиях на открытом воздухе.
«Мы изготовили большой парашют в стиле киригами, который успешно доставил бутылку с водой с дрона, летящего на высоте 60 метров», — пишут они.
«Мы показываем, что при низком соотношении нагрузки к площади киригами-парашюты демонстрируют скорость падения, сравнимую с традиционными. Однако, в отличие от традиционных парашютов, которым для вертикальной устойчивости требуется угол скольжения, и которые падают хаотично далеко от цели, наши парашюты в стиле киригами всегда падают рядом с целью, независимо от угла их первоначального выпуска».
Исследователи предполагают, что конечную скорость парашюта можно ещё больше уменьшить, если покрыть надрезы мягкой и эластичной мембраной.
Они говорят, что производство может быть масштабировано с использованием промышленных лазерных резаков и режущих штампов и не потребует ручной сборки.
Бутылку с водой можно доставить с дрона, просто закрепив её в центре тонкого листа с узором в технике киригами, который будет действовать как стабильный баллистический парашют.
«Скептики могут задаться вопросом, как может функционировать парашют, изрешечённый отверстиями, но это далеко не новая тенденция», — пишет Пьер-Томас Брун из бельгийского Лёвенского католического университета в соответствующей статье «Новости и мнения».
«Большинство современных парашютов, предназначенных для замедления падения быстрых объектов, включая парашют, использованный NASA для доставки марсохода Perseverance на землю, имеют стабилизирующие отверстия.
Примечательно, что после развёртывания эти парашюты в стиле киригами, или «кири-чаты», напоминают пушистые щетинки одуванчиков и других семян, распространяемых ветром, повторяя решения, которые природа разработала давно.
Кири-чаты превосходны для небольших, точных и недорогих доставок. Благодаря своим отверстиям и форме они минимизируют боковое смещение, поэтому могут надёжно приземляться на намеченную территорию. Кроме того, поскольку их так просто изготовить, их можно дёшево производить в больших количествах.
Представьте себе флотилии кири-чатов, доставляющих необходимые грузы в районы, пострадавшие от стихийных бедствий, или в отдалённые регионы — места, где минимизация затрат имеет ключевое значение и где посадка может быть сложной задачей даже для дрона.
То, что начиналось как серия простых надрезов на плоском листе, может стать практичной технологией, оказывающей реальное влияние».