纽约时报第二届STEM写作比赛获奖文章:空间工程中的折纸 重新发现发现的意义

空间工程中的折纸:重新发现发现的意义

火箭科学是一门出了名的难的学科,以至于“这不是火箭科学”这句话被用来标记一件事有多容易。在太空中,科学家必须居住在不适宜居住的地方,携带火箭所能携带的最基本的必需品。因此,很难相信幼儿园里教授的技能会成为科学中最难学科的下一个重大发现。

折纸是一种古老的折纸艺术,它在不改变材料体积或重量的情况下,改变了材料的潜力。折叠能最大限度地发挥材料的功能,就像一张建筑图纸变成了一台站立的起重机或一只跳跃的青蛙。在空间工程中,折纸是一种用于空间旅行的行李组织方法,增加了空间结构的灵活性,提高了机器人运动的精度。

美国宇航局的喷气推进实验室在折纸空间工程方面处于领先地位。折纸,用它的折叠,压缩材料,并把它们包装在最小的体积。用实验室实习生罗伯特·萨拉查(Robert Salazar)的话来说,“折纸技术提供了一个巨大的结构,让它能够装进火箭”,因此“极大地放大了我们在太空中建造的东西”。

折纸术不仅用于压缩,还用于机器人探索。Starshade是NASA系外行星探索计划(即新世界任务)中的一种掩星器,它可以防止星光干扰望远镜拍摄的系外行星照片。它的展开就像一朵盛开的花;花瓣从“茎”向外扩散,“茎”与掩星分离,变成一个独立的望远镜。首席研究员杰里米·卡斯丁(Jeremy Kasdin)预计,这项任务将“让我们能够直接拍摄到地球大小的岩石系外行星。”折纸技术使这种扩展成为可能,而无需投入精力和资源让人类宇航员手动执行任务。

正如在Starshade掩星器中看到的,折纸是科学家传递给机器人的最简单、最优雅的一组方向。虽然机器人可以执行人类不能执行的动作,但人类的本能不能被编程到机器人身上。然而,材料折叠的机械特性使机器人能够更加准确地理解方向。折纸是机器人在空间中很容易理解的一种常见语言。美国东北大学助理教授塞缪尔·费尔顿和他的团队开发的自折叠机器人是这种语言的首批使用者之一。电流通过电路板,就像血液在血管中流动,机器人弯曲身体部位后离开。费尔顿博士认为,在遥远的未来,这种机器人可以部署在太空任务中。

折纸空间工程告诉我们,困难的问题往往有简单的解决方案。科学庆祝发现和突破。重新发现的聚光灯变少了;如果我们相信它的潜力,我们已经拥有的东西就能获得新生。在太空这个终极前沿,折纸工程为科学家们提供了一个谦逊的提醒:对我们个人潜能的善意注视可以释放出我们所有人内心的终极前沿。

Works Cited

Callahan, Molly. “New Professor Creates Self-Folding, Origami Robots.” News@Northeastern, 24 Oct. 2016.

Chang, Kenneth. “Origami Inspires Rise of Self-Folding Robot.” The New York Times, 7 Aug. 2014.

Good, Andrew. “What Looks Good on Paper May Look Good in Space.” Jet Propulsion Laboratory, 22 Sept. 2017.

Lee, Elizabeth. “Ancient Origami Art Becomes Engineers’ Dream in Space.” Voice of America, 26 Oct. 2017.

Rodriguez, Joshua. “Flower Power: NASA Reveals Spring Starshade Animation.” Exoplanet Exploration, 24 Sept. 2020.

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