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太空科学灵感:折纸也能成为缪斯【知社视频】第19期

知社 知社学术圈 2019-03-29

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科学的灵感往往来自于生活,哪怕是一张纸,也能带给我们惊喜。


(注  关于折纸的最早书面记载始于1680的日本)


折纸,就是只使用一张纸,不许剪开或撕裂,单凭双手的巧妙折叠,创造出既定形象的艺术过程。纸是延展的平面,通过折叠的技法加工以后,它却会变成立体的,拥有各种各样的形状。这启发了科学家们,折叠这个思路使很多事物有了新的可能。



在很多领域里,我们需要延展面很大的物体,但是我们却希望它在待使用时不要占地方。


例如,最大的火箭的直径只有五米左右,内部空间更加有限。而太阳能帆板展开的面积往往在十平方米以上,直接塞进火箭带入太空是不现实的。




(注  太阳能帆板能转化太阳能为卫星供电)


受到折叠结构的启发,我们就可以设想将太阳能帆板折叠起来带进太空。


把“占地方的东西”折起来这个思路实施起来可没那么简单,因为我们要做的不仅有纸张这种柔性物质的折叠,也有硬性材料的折叠。折叠的方法也是科学家们研究的重点之一。太阳能帆板就经常使用三浦折叠技术进行折叠。


(三浦折叠就是一种比较著名的折叠方法,是由日本东京大学构造工学名誉教授三浦公亮所发明的折叠技术。)


该技术是以拉开对角两端来把物品展开,而在收缩时则反向推入。这方法可节省空间,又可避免在折叠和展开的过程中造成损耗。研究发现这方法可使物件的体积减少25倍,并使能量密度加强14倍。


折叠技术不仅仅用于航空领域。密歇根大学就按照三浦折叠的原则,把吸音筒安置在了可以折叠的格栅中,格栅的伸缩可以调整吸音筒之间的距离,改变密度,从而使不同频率的噪音都能得到减弱。比如说,当遇上堵车时,汽车会产生低频噪音,此时应该把格栅折叠为 55 度时;而当汽车飞驰而过时产生高频噪音后,就需要把格栅被折叠成 70 度。



但无论是将太阳能帆板带入太空,还是三浦折叠,还是其他的某些让人难以想到的方面,都只是折纸带来的启示的一部分。而折纸又仅仅只是生活中的一个小板块。



在探索远处的时候,我们还需要从近处着力。无尽的科学灵感,都来自于对生活的热爱与观察,就像我们能从爆竹联想到火箭的概念,从孔明灯获得对飞艇的灵感。如果你有善于发现的眼睛,你也将是拥有不竭灵感的创造者。


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