4D-печатные объекты сэкономят место в космических кораблях

Доставка грузов в космос — непростая и дорогостоящая задача. По подсчетам журналистов Business Insider, один отправленный на МКС лимон обходится NASA более чем в 2 000 долларов. Российские космонавты, отправляясь на МКС, могут взять с собой только килограмм личных вещей.

При разработке космических аппаратов инженеры борются за каждый килограмм полезной нагрузки устройств. Крайне важны и размеры предметов, отправляемых в космос — в идеале крупные исследовательские приборы должны занимать как можно меньше места. Поэтому ученые работают над созданием разнообразных сворачиваемых структур.

Исследователи из Технологического института Джорджии создали методику, которую можно назвать 4D-печатью. Эти объекты, напечатанные на 3D-принтере, способны менять форму уже после того, как печать окончена. Ученые использовали архитектурный принцип тенсегрити (от англ. tensional integrity — «соединение путем натяжения»). Архитектор Ричард Бакминстер Фуллер определял тенсегрити как способность каркасных конструкций использовать взаимодействия работающих на сжатие цельных элементов с работающими на растяжение составными элементами.

В разработке используются два основных типа элементов — полые внутри «распорки» и соединяющие их между собой гибкие «тросы». «Распорки» нагревают до 65°C и «складывают» в W-образные структуры — так сооружение занимает гораздо меньше места. Остывая, структура сохраняет новую форму. Затем «распорки» соединяют при помощи «тросов». Если нагреть сложенную структуру еще раз, она развернется, приняв необходимую форму, и будет удерживаться при помощи тросов. 

По словам разработчиков, эта технология может быть особенно востребована в космических исследованиях. Такие структуры можно отправлять в космос в сложенном виде и нагревать, например, за счет солнечного излучения.

Статья о разработке опубликована в журнале Scientific Reports.