Вселенная оригами: Гофрирование: Мини-солнечная батарея скачать в хорошем качестве

Вселенная оригами: Гофрирование: Мини-солнечная батарея

Введение: Космический аппарат Солнечная батарея — это группа солнечных панелей, которые улавливают энергию нашего Солнца для выработки электроэнергии в составе системы. Многие космические аппараты оснащены солнечными панелями для преобразования солнечного света в электрическую энергию, необходимую для работы аппарата. В идеале солнечные батареи должны иметь большую площадь поверхности, чтобы их можно было направить к Солнцу для сбора всей необходимой энергии. Например, рентгеновская обсерватория «Чандра» НАСА пролетает примерно треть пути к Луне, находясь в самой дальней точке от Земли, чтобы наблюдать за рентгеновской Вселенной. «Чандра» вырабатывает необходимую для работы электрическую энергию от своих солнечных батарей. Затем энергия накапливается в трех батареях и в конечном итоге распределяется между ее компонентами в тщательно регулируемом режиме. Две солнечные батареи «Чандры», состоящие из трех панелей каждая, производят около двух киловатт энергии (примерно столько же, сколько фен!) для обогревателей, научных приборов, компьютеров, передатчиков и т. д. на борту. Солнечные батареи «Чандры» были развернуты, как гармошка. В развернутом состоянии солнечные батареи «Чандры» имеют ширину 19,5 метров (64 фута). По длине она примерно равна школьному автобусу и была самым большим космическим аппаратом, когда-либо помещавшимся в отсек космического челнока. Чтобы поместиться внутри челнока, солнечные панели «Чандры» приходилось складывать, а затем разворачивать после развертывания и вывода на орбиту. Однако исследователи из Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL) также разрабатывают способы складывания солнечных панелей в более эффективные, похожие на оригами, пакеты, вместо использования гармошки. Поскольку для новых типов космических аппаратов требуются более крупные солнечные панели, развертывание в виде гармошки может стать более рискованным и более подверженным сбоям с каждым слоем расширения. Создание системы солнечных панелей в виде оригами требует инноваций как в материалах солнечных батарей, так и в их «упаковке», поскольку солнечные панели нельзя сделать тонкими, как бумага. Как вы увидите в приведенном ниже задании, каждый сгиб увеличивает общую толщину изготавливаемого объекта. Инженеры должны учитывать такое увеличение при создании солнечных батарей или других расширяемых частей космического аппарата. В следующем задании будет использован метод гофрирования для создания миниатюрной солнечной батареи. Цели: 1. Показать, что простая модель, которую может сложить начинающий оригами, обеспечивает процесс значительного сжатия. 2. Научить студентов методу компактного складывания. Это простая четырехэтапная модель оригами, которая эффективно значительно уменьшает площадь и/или объем материала для складывания. Она основана на выводах из вводных упражнений о способности бумаги к компактному складыванию. 3. Показать связь между этим гофрированием и предметами, используемыми в космосе, такими как солнечная батарея. Также существуют похожие, но более сложные методы складывания, такие как метод Миура-ори. Материалы: • Один лист копировальной бумаги (или аналогичный) для каждого ученика. Бумага может быть любой прямоугольной формы, включая квадратную, но должна быть одинакового размера. • Если есть старые страницы календаря, их можно использовать для создания второй модели, получив интересный вид. Возраст: от 10 лет и старше Время выполнения: 1 час Процесс: • Сложите бумагу веером на 8 равных частей вдоль. • Используя предоставленные инструкции/схемы/видеоинструкцию, каждый ученик сложит гофрированную модель в форме шеврона. • Рассчитайте площадь сложенной модели по сравнению с площадью бумаги до складывания. Какую долю от исходной бумаги составляет сложенная модель? • Важно ли в данном случае говорить об объеме? Вопросы для размышления: • Чем отличается процесс/результат складывания гофрированной модели от простого складывания бумаги веером? Более ли эффективен такой способ (то есть, уменьшает ли гофрирование «след» бумаги больше, чем простое складывание веером)? Если да, то каким образом? • Можете ли вы придумать другие способы складывания/гофрирования бумаги, которые дали бы значительно отличающийся результат? • Связь с искусством: Раскрасьте модель в два цвета так, чтобы при взгляде слева был виден только один цвет, а при взгляде справа — только другой. Можете ли вы раскрасить её другими интересными способами? Докладчик: Шарлин Морроу, PhD, OrigamiUSA и Mt. Holyoke