Origami-zonnepanelen zijn de toekomst van de ruimtestroom

Waarschijnlijk heb je ooit in je leven geprobeerd om een origamivogel of -kikker te vouwen. Waarschijnlijk heb je nooit in je leven geprobeerd om een 25 meter lange zonnepaneel voor een ruimteschip te vouwen.

En laat dat nou precies zijn waar ingenieurs van de Brigham Young University samen met NASA's Jet Propulsion Laboratory aan werken. Met een beetje hulp van de wereldberoemde origamimaestro Robert Lang, natuurlijk. Teamleider Larry Howell legde uit dat wanneer het op ruimtevaart aankomt één van de grootste beperkingen, ehm, ruimte is.

"Het is duur en moeilijk om dingen de ruimte in te krijgen: je zit met ontzettend veel ruimtelijke beperkingen," zei hij. "Met origami kun je iets compact maken voor de lancering, waarna het in de ruimte uitgevouwen ineens heel erg groot kan zijn." Het zonnepaneel dat de groep ontwikkelde kan tot een diameter van 2.7 meter gevouwen worden voor de lancering, om vervolgens uitgevouwen zo'n 25 meter te beslaan.

"Het ruimteschip zou zich binnen in een raket bevinden, bijvoorbeeld een Atlas V-raket, waarbij de zonnecellen rond het ruimteschip gewikkeld zijn. Dat alles zou zich in de ruimte vervolgens uitvouwen," aldus PhD-kandidaat Shannon Zirbel, die meewerkte aan het project. Ze liet ook de "CubeSat" zien, die makkelijk in elke raket past.

Natuurlijk zou een zonnepaneel gemaakt van heel dun vierkant papier niet echt werken, dus er zijn wel verschillen tussen de methodes die ze gebruikten en wat je op de basisschool tijdens het knutseluurtje deed. De zonnepanelen zijn gemaakt uit siliconen panelen met "compliant mechanisms." Dat zijn volgens Howell mechanismes die bewegen door verbuiging en vervorming, in plaats van scharnieren en kogellagers. "We kunnen die voor heel weinig geld produceren en bovendien werken ze op onherbergzame plekken, zoals de ruimte."

Om het concept van "compliant" mechanismes te kunnen combineren met siliconen zonnepanelen, riepen ze de hulp in van Robert Lang, die meewerkte aan het vouwen van alles van telescooplenzen tot menselijke organen. Het ultieme doel is om een paneel te maken dat 250 kilowatt aan energie kan opwekken. Om dat in perspectief te zetten: het ISS heeft op het moment acht zonnepanelen die in totaal slechts 84 kilowatt leveren.

Deze zonnepanelen zijn maar één voorbeeld van een eeuwenoude kunst die gecombineerd wordt met de nieuwste technologie om problemen op te lossen. Origami in combinatie met bouwkunde kan andere toepassingen vinden. In een essay voor de Journal of Mechanical Design, legt Howell de mogelijkheden van de kunstvorm uit: "Origami-geïnspireerde systemen hebben de potentie om behoeftes te vervullen die tot nu toe nog niet mogelijk zijn omdat het ontwerp van die systemen simpelweg te moeilijk was."

Hij opperde ideëen zoals implantaten die door kleine incisies kunnen worden ingebracht en op locatie uitvouwen, noodschuilplaatsen die klein kunnen worden verscheept en makkelijk uitklappen en ruimtebesparende oplossingen zoals vouwbare mobiele telefoons. Vermoedelijk zullen die wel wat ingewikkelder in elkaar zitten dan normale flipphones.