هكذا دخل فن طي الورق إلى الهندسة

قبل بضع سنوات، نشرت وكالة ناسا سعيها لتطوير درع إشعاعي لحماية المركبات الفضائية المأهولة. إعلان مفاجئ يبحث عن محترفين في الانضباط الاستثنائي: فن اوريغامي.

لقد أرادوا بناء جهاز مناسب مطوية وصغيرة الحجم لذلك عندما تهبط على كوكب يمكنها التوسع وتوفير أقصى قدر من الكفاءة والحماية. يقول فنان الأوريجامي والفيزيائي السابق في وكالة ناسا روبرت جيه: “إن الأوريجامي مناسب بشكل طبيعي للعديد من المشكلات المتعلقة بالانتشار في الفضاء”. قال طويل.

بعد الإعلان، بدأ الأشخاص الذين أرادوا أشكالًا ورقية في إرسال طلبات بتصميماتهم لتكون جزءًا من المشروع. لكنه لن يكون الأول أو الأخير من مهندسي الفضاء التفت إلى الفن الياباني للإلهام. ومن بين المشاريع السابقة الأخرى، أعلنت وكالة ناسا أنها تعمل على تطوير مشروع مشترك مع جامعة بريغهام يونغ مشعاع قابل للطي مستوحى من الأوريجامي لقد سمح لنا بالتحكم في معدل فقدان الحرارة عن طريق تغيير شكله.

لكن فن طي الورق هذا الذي يعود تاريخه إلى قرون عديدة له العديد من التطبيقات العلمية خارج الفضاء. العلم وراء طرق الطي إنه يفتح إمكانيات مذهلة للتلاعب بالشكل والحركة والخصائص جميع أنواع الأشياء: مرشحات الأقنعة، وأكياس الهواء في السيارة، والروبوتات، والدعامات الوعائية، والخلايا الحية.

يوجد فن الأوريجامي في اليابان منذ القرن السابع عشر، على الرغم من وجود دراسات تثبت أصوله قبل ذلك بكثير. في البداية، كانت النماذج بسيطة جدًا، ولأن الورق كان باهظ الثمن، فقد تم استخدامه فقط في الاحتفالات المهمة، مثل الفراشات الورقية التي تزين زجاجات الساكي في حفلات زفاف الشنتو. مع انخفاض أسعار الورق، توسعت استخدامات الأوريجامي لتشمل استخدامات أخرى، مثل الألعاب أو الدروس. الهندسة للأطفال.

ولكن في منتصف القرن العشرين، قام أستاذ الأوريجامي أكيرا يوشيزاوا بتغيير هذا النظام. يصل إلىمما يعطي الحياة لتصميمات حيوانات مختلفة مثل الغوريلا أو الرافعات أو الفيلة. من خلال نشر كتابه الأول في عام 1954، جعل يوشيزاوا هذا الشكل الفني أكثر سهولة، حيث أنشأ لغة مفهومة من الخطوط المنقطة والشرطات والأسهم التي تساهم في الأنماط التي لا تزال مستخدمة حتى اليوم.

لكن ما يهمنا أكثر اليوم ليس الجانب الفني الأوريجامي يستخدم الأشكال يعد الطي أمرًا عالميًا بطبيعته، مثل خروج الأوراق من العش أو طي الحشرات لأجنحتها. ومع ذلك، لكي تكون هذه الطيات مفيدة علميًا، لا يحتاج الباحثون إلى اكتشاف الأنماط فحسب، بل يحتاجون أيضًا إلى فهم كيفية عملها.

أنت بحاجة إلى الرياضيات لذلك.

وهذه المبادئ الرياضية بالتحديد هي التي تنطبق على العلم والصناعة. على سبيل المثال، القدرة على طي الهياكل في بعدين أشكال ثلاثية الأبعاد تعتبر المركبة المعقدة ولكن المدمجة ذات قيمة خاصة بالنسبة للبعثات الفضائية، حيث يكون من الضروري إبقاء الحمولات صغيرة.

صممه فريق من الباحثين في المدرسة الفيدرالية للفنون التطبيقية في لوزان بسويسرا روبوت مستوحى من الأوريجامي يُطلق عليه اسم Mori3، ويمكنه تحويل أي كائن ثلاثي الأبعاد تقريبًا. وأشار المؤلفون إلى ذلك يجب أن تكون حصرية لهم ويسمح لرواد الفضاء باستخدامه لأغراض مختلفة في السفر إلى الفضاء. “هدفنا مع Mori3 هو إنشاء روبوت يشبه الأوريجامي يمكن تجميعه وتفكيكه حسب الرغبة اعتمادًا على البيئة والمهمة.” قال الفريق.

وبنفس الطريقة أيضا لوحات الأقمار الصناعية مستوحاة من الأوريجامي، والتي يجب أن تكون قابلة للطي إلى أشكال صغيرة لتناسب المضرب الضيق. لا تستخدم إلا بعد إقلاع الصاروخ إلى الفضاء. يُعتقد أن أول لوحة شمسية من الأوريجامي تم تجميعها على متن مركبة فضائية يابانية تم إطلاقها في عام 1995. وقد تم تحقيق ذلك باستخدام طية ميورا، طريقة لطي سطح مستو في مساحة صغيرة وسميت على اسم عالم الفيزياء الفلكية كوريو ميورا.

والآن، حتى تطبيقات الأوريجامي تقوم بتصميم الأجهزة الطبية. يستخدم ريان كيسر، الذي فقد جدته بسبب مرض الزهايمر، الذكاء الاصطناعي لفهم طيات البروتين بشكل أفضل والتي يمكن أن تكشف أسرارًا حول مرض الزهايمر، بالتعاون مع باحثين في مركز الأمراض الخاطئة بجامعة كامبريدج.

وهي تفعل ذلك مقارنة البروتينات بالأوريغامي. “تمامًا مثل طي الورق في تكوين محدد لتكوين شكل أوريغامي محدد، يجب أن تطوى بروتينات الخلية بطريقة محددة حتى يتمكن كل بروتين من القيام بوظيفة محددة، مع وجود نقاط ملتصقة.” “ادعم الهيكل” ، يشرح كيسر.

أيضا في مجال الطب الحيوي. قام فريق من مختبر الذكاء الاصطناعي وعلوم الكمبيوتر التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بتطوير الروبوت. يمكن طي الحبة لتناسب الكبسولة. بمجرد تناوله، ينتشر الروبوت ويتم توجيهه عبر الجهاز الهضمي باستخدام مجالات مغناطيسية قابلة للبرمجة. وعلق الفريق قائلا: “تخيل مستقبل العمليات الجراحية بدون شقوق وبدون ألم وبدون خطر العدوى”. وله بالفعل استخدام واحد واضح: إزالة البطاريات الزرية المبتلعة من المعدة، وهو خطر مميت يواجهه آلاف الأطفال كل عام.

الصورة: ناسا / كومنز

في شاتاكا | كتيبات الأوريجامي الخاصة بشوزو فوجيموتو أصبحت الآن مجانية للجمهور. وهم رائعون