Warum haben wir nicht mehr Origami in Raumfahrzeugen gesehen?

Ich erinnere mich, dass ich vor einiger Zeit ein paar Videos gesehen habe, in denen es um Origami-Designs in Raumfahrzeugen ging:

Origami im Weltraum: Von der BYU entworfene Solaranlagen, inspiriert von Origami

Engineering mit Origami

Ich habe nur eine oberflächliche Suche durchgeführt (und es scheint wirklich schwierig zu sein, Bilder der letzten Satelliten und ihrer Designs bei Google zu bekommen ...), aber warum finde ich keine Bilder von mehr Faltsatelliten? Wäre ein größeres Solarpanel nicht = besser? Auch Starlink scheint ein flaches Gerät zu sein, das langweilig rechteckig ausklappt.

Als ich sah, dass das Video der Brigham-Young-Universität mehr als 7 Jahre alt ist, dachte ich, wir würden jetzt etwas Ausgefeilteres sehen. Suche ich einfach nicht an den richtigen Stellen? Oder gibt es noch Herausforderungen, die es zu meistern gilt? Oder ist es nur die Tatsache, dass die meisten Raumfahrzeuge kein riesiges Solarpanel oder keine Antenne benötigen (da dies die beiden Anwendungen zu sein scheinen, die für viele Faltungen am besten geeignet sind)?

Instanzen von Beiträgen hier, die das Wort "origami" enthalten, space.stackexchange.com/search?q=origami nicht viel helfen
Möglicherweise ist ein Teil des Problems, dass sich die interessantesten Antennen derzeit auf Militärsatelliten befinden. Während ihr Falten wahrscheinlich zählt, werden sie weniger wahrscheinlich Papiere darüber produzieren, wie sie 100-Meter-Antennen in en.wikipedia.org/wiki/USA- 223
Die ISS-Arrays lassen sich auf sehr coole Weise in Kartons packen. space.stackexchange.com/a/23953/6944
Ein Teil des Problems besteht darin, dass sich Origami nicht gut in entfaltbare starre Paneele übersetzen lässt. Origami geht von flachen, halbflexiblen Paneelen aus, denen es nichts ausmacht, gebogen und ungebogen zu werden . Dies unterscheidet sich grundlegend von der Realität, in der die Herstellung eines Faltscharnierelements ein masse- und komplexitätsintensiver Vorgang ist, der mit potenziellen Problemen wie Vakuumschweißen, thermischer Haftreibung usw. behaftet ist.
Zusätzlich zu dem, was @PcMan geschrieben hat, möchten Sie wirklich die Anzahl der Teile minimieren, ganz zu schweigen von den beweglichen Teilen (Scharniere, Treiber zum Bewegen der Paneele usw.), um die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Bereitstellung zu maximieren.
Eine andere und interessante Frage, die Sie separat stellen könnten, lautet: "Wie viele Origomi-ähnliche Strukturen wurden in den Weltraum geschossen?"
Die Kunst des Origami besteht darin, ein langweiliges Stück Papier in hübsch aussehende oder suggestive Formen zu verwandeln. Wir brauchen keine schön aussehenden geometrischen Formen für Satelliten. Auch eine Kapsel namens Dragon muss nicht so aussehen. Was normalerweise benötigt wird, sind zuverlässige Entfaltungsmechanismen, hauptsächlich für Solarmodule und Antennen. Ich bin nicht davon überzeugt, dass ein Origami-inspirierter Mechanismus in Bezug auf Zuverlässigkeit und Kompaktheit immer am besten ist.

Antworten (2)

Das James-Webb-Weltraumteleskop (das schließlich Mitte Dezember 2021 starten soll) mit seiner hochgeklappten Sonnenblende und dem Hauptspiegel gilt als Origami-Raumschiff . Diese Strukturen müssen sich nach dem Start automatisiert entfalten.

Der JWST hat 344 einzelne Fehlerpunkte , von denen mehrere Kritikalität 1 sind, was bedeutet, dass das Fahrzeug im Wesentlichen tot ist, sollte der Fehler auftreten. Einige dieser Single Points of Failure der Kritikalität 1 sind zu erwarten, treten aber voraussichtlich erst auf, nachdem das Fahrzeug zehn Jahre lang erfolgreich betrieben wurde. Zu diesen erwarteten Single Points of Failure am Ende der Lebensdauer gehören das Auslaufen von flüssigem Helium und das Auslaufen von Treibmittel.

Ein Hauptproblem des JWST besteht darin, dass mehrere dieser Einzelfehlerpunkte der Kritikalität 1 mit dem automatischen Ausklappen der Sonnenblende und des Hauptspiegels zusammenhängen. Es gibt ungefähr 50, die sich nur auf das Aufklappen der Sonnenblende beziehen, und viele mehr, die sich auf das Aufklappen des Hauptspiegels beziehen. Ein Kritikalitäts-I-Ausfall nach 10 Jahren erfolgreichem Betrieb des Fahrzeugs ist zu erwarten. Ein Kritikalitätsfehler, bevor das Fahrzeug seinen Betrieb aufgenommen hat, ist eine ganz andere Sache, und es könnte durchaus der Grund sein, warum wir nicht sehr viele Origami-Raumschiffe sehen.

Ich werde meine Daumen drücken, während ich auf Holz klopfe und Salz über meine Schulter werfe, in einem dummen abergläubischen Verhaltensversuch zu helfen / zu hoffen, dass der JWST seine Sonnenblende und seinen Hauptspiegel richtig entfaltet. Ich möchte, dass dieses Raumschiff erfolgreich ist.
Perfekte Antwort. Glücklicherweise lief JWST perfekt, aber genau aus diesem Grund werden Origami-Raumschiffe so weit wie möglich gemieden. Der Umfang der Tests, die JWST erforderte, war absolut immens und war der entscheidende Faktor dafür, warum es so unglaublich teuer war. Wenn Sie so viel Geld für Raumfahrzeuge ausgeben und diese nicht reparieren können, möchten Sie die Anzahl der Ausfallmöglichkeiten so gering wie möglich halten.

Es ist eine Mischung aus einer Reihe von Faktoren, aber die für "Origami"-Raumfahrzeuge erforderlichen Mechanismen machen sie tendenziell schwerer, komplexer, teurer und störanfälliger als ein einteiliges Raumfahrzeug und werden daher in der Regel nur bei Bedarf verwendet. Darüber hinaus haben die meisten Raketen, mit Ausnahme von Solaranlagen, eine ausreichend große Reichweite, dass ihre Nutzlasten vor Größenbeschränkungen auf Gewichtsgrenzen stoßen (wobei der schwere Falke für seine Größe eine bemerkenswert kleine Nutzlastbucht hat). Daher sind "Origami"-Elemente einfach nicht notwendig.

Um Ihre Solarpanel-Frage speziell zu beantworten. Sofern die überschüssige Solarenergie nicht sinnvoll genutzt werden kann, bedeutet ein größeres Solarmodul im Allgemeinen nur mehr Gewicht und ist daher nicht wünschenswert.

Haben Sie Referenzen, die Ihre Behauptungen stützen? Zum Beispiel, dass "die meisten Nutzlasten vor Größenbeschränkungen in Gewichtsgrenzen stoßen". Einige Beispiele für "einteilige Raumfahrzeuge" (was vermutlich bedeutet, dass es keine mechanischen Verlängerungen gibt) wären auch schön.
Einzelstück war meinerseits eine schlechte Formulierung - obwohl ich glaube, dass eine Reihe von CubeSats auf diese Weise gebaut werden -, worauf ich mich bezog, ist, wie die meisten Satelliten mit einem zentralen Körper und einem oder zwei Solarfeldern an der Seite gebaut sind
Was die Verkleidungen betrifft, sollte Ihnen dieses Bild eine gute Vorstellung geben ( twitter.com/torybruno/status/1175046216104779776/photo/1 ) - wie Sie sehen können, ist Falcon Heavy am restriktivsten, da die Nutzlastverkleidung trotz doppelter Verkleidung am kleineren Ende ist oder die dreifache Nutzlastkapazität der Konkurrenz. Obwohl ich kein Zitat zur Hand habe, erinnere ich mich an eine Reihe von Leuten, die Falcon heftig dafür kritisiert haben. Die meisten Raketen in dieser Tabelle haben ein Verhältnis von Nutzlast zu Volumen von 100-200 kg/m3 (für LEO), während Falcon Heavy ein Verhältnis von 440 kg/m3 hat
Warum haben wir nicht mehr Origami in Raumfahrzeugen gesehen?
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