Divulgación y enseñanza de la ciencia

PK-DC-254-AG Origami en el diseño Aeroespacial

Industria, innovación e infraestructura

Asesor: JESSICA DANIELA CERVANTES MARTÍNEZ

Pandilla Petit, (preescolar y 1ro. y 2do. año de primaria)

Resumen

En el presente trabajo realizaré una investigación acerca de lo que es el arte del origami en el diseño aeroespacial.  El origami, la tradición japonesa de plegado de papel, fascina a los ingenieros de la NASA: este arte puede parecer engañosamente simple, ocultando complejas matemáticas dentro de sus pliegues. Además de la belleza estética, esta técnica ha inspirado a la agencia espacial para afrontar un desafío matemático

Pregunta de Investigación

¿Cómo funciona el origami en el diseño aeroespacial?

Planteamiento del Problema

¿Es posible utilizar material plegado ocupando el menor volumen posible para superestructuras espaciales?

Antecedentes

Hace ya muchos años que los origamis surcan el espacio. Este antiguo arte de plegado, que tanto hemos usado para crear aviones de papel y jugar con ellos, surgió entre China y Japón hace unos 1400 años. Hasta hace relativamente poco tiempo sólo había unos cientos de diseños, pero hoy en día existen decenas de miles, gracias especialmente a Akira Yoshizawa, un gran maestro que ya en el siglo XX aportó miles de diseños a

 

este arte, generando un renacimiento de creatividad en todo el mundo.

Pero los origamis van más allá de la vertiente de ocio que todos conocemos. Existen empresas que se dedican exclusivamente al estudio y creación de diseños para múltiples sectores tecnológicos, consiguiendo dar cualquier forma a una hoja usando patrones de pliegues.

La técnica inicial consiste en transformar una hoja de papel plana en una forma con volumen, con relativamente poco procesamiento, sólo usando técnicas de plegado sobre un patrón de líneas previamente marcado en una hoja, pero hay más de lo que parece.

Además de líneas, aparecen, segmentos, ángulos, puntos comunes, polígonos, figuras planas y figuras tridimensionales, sistemas de coordenadas, números y longitudes. Se trata de un entorno de diseño que une a ingenieros, físicos y matemáticos, para desarrollar patrones con los que se consiguen crear cualquier forma de objetos. Se puede esbozar desde el típico avión de papel, barcos, figuras de animales, o diseños más complejos como figuras geométricas, estructuras móviles, diseños de plegado e incluso mecanismos estables. Todo ello sin necesidad de uniones, tuercas o conexiones, simplemente con el doblado.

Objetivo

Conocer cómo funciona la técnica del origami en prácticas espaciales.

 

Justificación

Elegí este tema porque mi papá estaba viendo un vídeo acerca de la técnica del origami en el diseño aeroespacial y llamó mucho mi atención.

Hipótesis

Si conocemos como funciona la técnica del origami, entonces podemos comprender de mejor manera el potencial tecnológico que tiene en aplicaciones espaciales Se puede pensar que el origami es una técnica de simple doblado de hojas

Método (materiales y procedimiento)

Para hacer un modelo de esta tecnología espacial de la NASA que está diseñada para capturar imágenes fuera de nuestro sistema solar, se puede hacer una Sombra Estelar de origami.

Cuando está desplegada, ¡La Sombra Estelar en forma de girasol tiene aproximadamente el tamaño de un diamante de béisbol!

Eso es demasiado grande para caber en un cohete, por lo que la NASA ha desarrollado una forma de plegarlo, como si fuera un origami, para el lanzamiento.

De hecho, la NASA trajo expertos en origami para ayudar a crear el diseño perfecto.

Siga su ejemplo y haga su propio modelo de origami de papel del “escudo óptico del disco interno” de una Sombra Estelar siguiendo los pasos a continuación.

Material

  • Plantilla de sombra estelar
  • Tijeras
  • Bolígrafo o lápiz óptico vacío (opcional)

 

Imprimir una copia a color de la plantilla de una Sombra Estelar. La plantilla está formateada para imprimirse en papel de 11 por 17 pulgadas, lo que facilitará el plegado, pero también se puede imprimir en papel más pequeño.

Corte con cuidado al largo de las líneas exteriores (negras) para que quede libre el modelo de una sombra estelar

 

Marcar y doblar las líneas de pliegues más oscuras

Doblar cada pliegue, individualmente, de la siguiente manera: Las líneas azules son pliegues de montaña que apuntan hacia arriba. Las líneas anaranjadas son pliegues de valle que apuntan hacia abajo, vistos desde el lado impreso del papel.

Se puede usar una herramienta, como un lápiz óptico, un lápiz mecánico retraído o un bolígrafo vacío, para marcar ligeramente las líneas del plegado para facilitar los dobleces. Tener cuidado de no rasgar el papel.

Marcar y doblar las líneas de pliegues más claras (opcional)

Las líneas de pliegues menores, impresas en colores mas claros, no necesitan ser dobladas; sin embargo, doblarlos producirá un origami más satisfactorio.

Después de haber doblado todas las líneas, se debe doblar con cuidado las líneas de los pliegues principales, moviéndose dese el centro hacia afuera. Las principales líneas de plegado se doblarán 180 grados.

Puede mantenerse de forma plana el hexágono central mientras se gira, reuniendo los pliegues en una espiral.

Guardar para el lanzamiento

Este modelo plegado representa el escudo óptico del disco interior de la sombra estelar cuando está guardado para el lanzamiento. La sombra estelar real estaría dentro de un dispositivo de despliegue cilíndrico y envuelto con los 24 pétalos que forman parte del escudo.

Desplegar el modelo para representar a una sombra estelar en el espacio, usándolo para bloquear la luz de una estrella distante para que un telescopio espacial pueda observar exoplanetas directamente

 

Galería Método

Resultados

Los resultados de usar la técnica del origami, es el garantizar un despliegue y pliegue sin complicaciones con muy poco esfuerzo, además de contar con lo mínimo necesario de espacio lo que hace que el origami sea la mejor opción por mucho en las misiones espaciales por venir.

Más información sobre una Sombra Estelar

Los científicos ya han descubierto miles de planetas más allá de nuestro sistema solar. Se cree que algunos de estos planetas, llamados exoplanetas, son similares a la Tierra. Podemos aprender mucho sobre los exoplanetas (y lo hemos hecho) con la tecnología existente, como la espectroscopia, pero tomar una fotografía podría decirnos mucho más.

De la misma manera que protegemos nuestros ojos del resplandor del Sol colocando nuestra mano con el brazo extendido frente a nuestra cara, este nuevo dispositivo, llamado Sombra Estelar, podría proteger la cámara de un telescopio de la luz de una estrella distante.

 

Volando decenas de miles de kilómetros frente a un telescopio espacial, el diseño preciso de una Sombra Estelar bloquearía la luz de una estrella para que el telescopio pudiera capturar una imagen de los planetas alrededor de la estrella.

Luego, los científicos podrían estudiar estos exoplanetas para aprender más sobre ellos e incluso buscar signos de vida.

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

El origami es un mecanismo que permite doblar materiales rígidos y gruesos, al agregar cortes o marcas y agregar bisagras según sea necesario, de esta manera los materiales pueden ser plegados.

Sin embargo, está inspirando a una nueva generación de diseños espaciales, como es el caso de componentes para explorar el cosmos, o de satélites. Usando la técnica de dobleces se logra tener formas más compactas, con la facilidad de transporte y la reducción de costos que esto implica.

Bibliografía

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Results

Discussion

Conclusions

Bibliography