Mẫu origami hình hoa mở ra triển vọng mới cho tàu vũ trụ

Một nhóm kỹ sư tại Đại học Brigham Young (BYU), Utah, Mỹ, vừa công bố một bước tiến đột phá trong thiết kế cấu trúc không gian: Các mẫu origami “hình hoa nở - bloom patterns” có khả năng gấp gọn và bung ra mượt mà như cánh hoa nở. Những thiết kế này hứa hẹn sẽ cách mạng hóa cách triển khai các thiết bị như kính thiên văn hay tấm pin mặt trời trong không gian.

Các kính thiên văn không gian thường dùng gương phẳng do hạn chế triển khai. Nhưng bloom patterns có thể tạo ra gương cong giống như kính thiên văn mặt đất, cho hình ảnh chính xác hơn.

Thiết kế Origami gấp thành hình dạng giống như bông hoa. (Nguồn: Newscientist)

Origami – nghệ thuật gấp giấy truyền thống của Nhật Bản – từ lâu đã truyền cảm hứng cho các kỹ sư trong việc tạo ra các cấu trúc có thể gấp gọn và mở rộng. Tuy nhiên, nhiều mẫu origami hiện tại khá phức tạp, dễ gặp lỗi khi triển khai. Một bước gấp sai có thể khiến toàn bộ hệ thống thất bại.

Nhóm nghiên cứu của giáo sư Larry Howell đã phát triển một họ mẫu mới – “hình hoa nở - bloom patterns” – có thể bung ra chỉ bằng một chuyển động duy nhất, tạo thành hình dạng cong ba chiều giống như một bát hoa. Tâm của mẫu là một hình đa giác, bao quanh bởi các nếp gấp đối xứng, giúp cấu trúc mở ra mượt mà từ một đĩa phẳng mỏng thành một hình dạng lớn hơn.

Theo Michael Bartlett từ Đại học Virginia Tech, việc triển khai chỉ bằng một chuyển động giúp giảm thiểu rủi ro: “Trong không gian, mọi thứ phải hoàn hảo. Nếu có một điểm yếu, toàn bộ hệ thống có thể thất bại. Bloom patterns giúp loại bỏ chuỗi các bước phức tạp đó”.

Ngoài ra, hình dạng cong của các mẫu này có thể được ứng dụng để tạo ra các gương phản xạ giống như kính thiên văn mặt đất – vốn cho hình ảnh chính xác hơn so với các gương phẳng thường dùng trong không gian.

Jamie Paik từ Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ (EPFL) nhận định rằng việc có mô hình toán học cho các mẫu bloom sẽ giúp các nhà thiết kế dự đoán tốt hơn hiệu quả của một ý tưởng: “Bạn có thể biết trước liệu một phát minh có khả thi hay không, hay nên đi theo hướng khác”.

Kính thiên văn James Webb cũng có thiết kế từ nguyên lý origami. (Nguồn: NASA)

Sự kết hợp giữa nghệ thuật truyền thống và công nghệ hiện đại đang mở ra những hướng đi mới cho ngành hàng không vũ trụ. Với khả năng triển khai đơn giản, hình dạng đẹp mắt và độ tin cậy cao, các mẫu origami hình hoa có thể trở thành nền tảng cho thế hệ tàu vũ trụ tiếp theo.

Một trong những ứng dụng nổi bật nhất của origami trong kỹ thuật không gian chính là thiết kế gương chính của kính thiên văn James Webb. NASA đã áp dụng nguyên lý gấp giấy để tạo ra một hệ thống gương có thể gấp gọn vừa vặn trong khoang tên lửa. Khi vào quỹ đạo, các gương này bung ra hoàn chỉnh, tạo nên một cấu trúc phản xạ khổng lồ giúp quan sát vũ trụ sâu hơn bao giờ hết.

Robot siêu nhỏ có thể gấp gọn. (Nguồn: Aeon)

Không chỉ dừng lại ở kính thiên văn, các kỹ sư còn ứng dụng origami để phát triển tấm pin mặt trời có thể gấp lại như quạt giấy. Thiết kế này giúp tiết kiệm diện tích khi phóng tàu, đồng thời cho phép triển khai nhanh chóng và mở rộng tối đa khi hoạt động ngoài vũ trụ. Nhờ đó, các tàu vũ trụ có thể thu được nhiều năng lượng hơn mà không cần tăng kích thước ban đầu.

Ngoài các cấu trúc lớn, origami còn được ứng dụng vào lĩnh vực y sinh học không gian. Một số nghiên cứu đã phát triển robot siêu nhỏ có thể gấp lại như viên thuốc và bung ra bên trong cơ thể. Trong môi trường không trọng lực, những robot này có thể được điều khiển từ xa để phân phối thuốc chính xác hoặc thực hiện các thao tác y tế tinh vi mà không cần phẫu thuật.

Những ứng dụng từ nghệ thuật gấp giấy origami đều tạo nên các bước tiến quan trọng trong khoa học vũ trụ.

Minh Hoàn

Nguồn: https://vtcnews.vn/mau-origami-hinh-hoa-mo-ra-trien-vong-moi-cho-tau-vu-tru-ar960708.html