پرتاب دیش‌های ماهواره‌ بزرگ به مدار یکی از گران‌ترین و پرمصرف‌ترین بخش‌های مأموریت‌های فضایی است. اما اگر بتوان این سازه‌های بزرگ را به‌صورت ورقه‌هایی مسطح و سبک پرتاب کرد و سپس در فضا باز شوند و به شکل نهایی و خمیده خود برسند چه؟ این ایده‌ای است که محققان دانشگاه ایلینوی اربانا-شمپین روی آن تمرکز کرده‌اند.

براساس گزارش Interesting Engineering، محققان تکنیکی را توسعه داده‌اند که می‌تواند مواد دوبعدی را با استفاده از گرما به سازه‌های سه‌بعدی مستحکم تبدیل کند. این نوآوری می‌تواند نحوه ساخت ماهواره‌ها، آنتن‌ها و سایر سازه‌های فضایی را متحول کند. مهندسان به‌جای پرتاب قطعات حجیم می‌توانند قطعات مسطح و سبکی را ارسال کنند که پس از فعال‌سازی در فضا به شکل دلخواه درمی‌آیند.

ساخت ورقه‌های مسطح برای ماهواره‌ها

روش نوین محققان برپایه دو تکنیک استوار است: در ابتدا آنها از یک پرینتر سه‌بعدی پیشرفته برای ساختن بسته‌هایی به باریکی مو از فیبر کربن استفاده می‌کنند. سپس با فرایند پلیمریزاسیون پیشرفته می‌توان این بسته‌ها دوبعدی را تحریک‌پذیر کرد. به‌عبارت دیگر با این فرایند می‌توان با محرک حرارتی کوچک بسته‌های تاشده را به شکل سه‌بعدی موردنظر درآورد.

یکی از چالش‌های اصلی محققان حل مسئله معکوس بود. آنها می‌گویند: «شما یک طرح برای شکل سه‌بعدی مورد نظرتان دارید، اما الگوی دوبعدی که باید پرینت شود تا دقیقاً به آن شکل سه‌بعدی تبدیل شود چیست؟» آنها برای ساختن این الگوها از «Kirigami» الهام گرفتند؛ یک هنر ژاپنی مشابه اوریگامی که علاوه‌بر تازدن شامل برش هم می‌شود.

محققان با استفاده از این الگوها توانستند پنج پیکربندی مختلف ایجاد کنند: یک استوانه مارپیچ، یک نوار پیچ‌خورده، یک مخروط، یک شکل زینی‌شکل و یک دیش سهموی؛ که کاربردی‌ترین طرح برای کاربردهای ماهواره‌ای است. اگرچه ساخته‌های این محققان محکم و بهره‌وری انرژی بالایی دارند، اما آنها اذعان دارند که این سازه‌ها هنوز برای استفاده در فضا به تقویت بیشتری نیاز دارند.

یافته‌های این پژوهش در ژورنال Additive Manufacturing منتشر شده و توسط آزمایشگاه تحقیقاتی نیروی هوایی آمریکا نیز حمایت شده است.