¿Por qué no hemos visto más origami en naves espaciales?

Recuerdo haber visto algunos videos hace un tiempo hablando de diseños de origami en naves espaciales:

Origami en el espacio: paneles solares diseñados por BYU inspirados en el origami

Ingeniería con Origami

Solo he hecho una búsqueda superficial (y parece realmente difícil obtener imágenes de satélites recientes y sus diseños en Google...) pero ¿por qué no encuentro imágenes de satélites más plegables? ¿No sería mejor un panel solar más grande? Incluso Starlink parece ser un dispositivo plano que se despliega aburridamente en forma rectangular.

Al ver que el video de la Universidad Brigham Young tiene más de 7 años, pensé que ya veríamos algo más elaborado. ¿Simplemente no estoy buscando en los lugares correctos? ¿O todavía hay desafíos que deben superarse? ¿O es solo el hecho de que la mayoría de las naves espaciales no necesitan un panel solar gigante o una antena (ya que parecen ser las dos aplicaciones más adecuadas para muchos plegados)?

instancias de publicaciones aquí que contienen la palabra "origami" space.stackexchange.com/search?q=origami no es de mucha ayuda
Posiblemente, parte del problema es que las antenas más interesantes se encuentran actualmente en los satélites militares, por lo que, aunque su plegado probablemente cuente, es menos probable que produzcan documentos sobre cómo instalaron 100 metros de antena en en.wikipedia.org/wiki/USA- 223
Los arreglos de la ISS se empaquetan en cajas de una manera genial. space.stackexchange.com/a/23953/6944
Parte del problema es que el origami no se traduce bien en el despliegue de paneles rígidos. Origami asume paneles planos y semiflexibles a los que no les importa doblarlos y desdoblarlos . Esto es completamente diferente de la realidad, donde hacer un elemento de bisagra plegable es una operación intensiva en masa y complejidad, plagada de problemas potenciales como soldadura al vacío, fricción térmica, etc.
Además de lo que escribió @PcMan, realmente desea minimizar la cantidad de piezas, y mucho menos las piezas móviles (bisagras, controladores para mover los paneles, etc.), para maximizar la probabilidad de una implementación exitosa.
Una pregunta diferente e interesante que podría hacer por separado es "¿Cuántas estructuras similares a origomi se han lanzado al espacio?"
El arte del origami consiste en transformar una hoja de papel aburrida en formas atractivas o sugerentes. No necesitamos formas geométricas atractivas para los satélites. Incluso una cápsula llamada Dragon no necesita parecerse a una. Lo que generalmente se necesita son mecanismos de despliegue confiables, principalmente para paneles solares y antenas. No estoy convencido de que un mecanismo inspirado en el origami sea siempre el mejor en términos de confiabilidad y compacidad.

Respuestas (2)

El telescopio espacial James Webb (finalmente programado para lanzarse a mediados de diciembre de 2021) con su parasol plegado y su espejo principal cuenta como una nave espacial de origami . Esas estructuras deben desplegarse después del lanzamiento de forma automatizada.

El JWST tiene 344 puntos únicos de falla , varios de los cuales son de criticidad 1, lo que significa que el vehículo está esencialmente muerto si ocurre la falla. Algunos de esos puntos únicos de falla de criticidad 1 son de esperar, pero solo se espera que ocurran después de que el vehículo haya funcionado con éxito durante una década. Estos puntos únicos de falla esperados de criticidad al final de la vida útil incluyen quedarse sin helio líquido y quedarse sin propulsor.

Un problema clave con el JWST es que varios de esos puntos únicos de falla de criticidad 1 están relacionados con el despliegue automático del parasol y el espejo primario. Hay alrededor de 50 relacionados solo con el despliegue del parasol, y muchos más relacionados con el despliegue del espejo primario. Se espera una falla de criticidad I después de que el vehículo haya funcionado con éxito durante una década. Una falla crítica antes de que el vehículo haya comenzado a operar es otra cosa completamente diferente, y bien podría ser la razón por la que no vemos muchas naves espaciales de origami.

Cruzaré los dedos mientras toco madera y tiro sal por encima del hombro en un intento de comportamiento tonto y supersticioso para ayudar/esperar que el JWST despliegue su protector solar y su espejo principal correctamente. Quiero que esa nave espacial tenga éxito.
Respuesta perfecta. Afortunadamente, JWST funcionó perfectamente, pero esta es exactamente la razón por la que las naves espaciales de origami se evitan tanto como sea posible. La cantidad de pruebas que requirió JWST fue absolutamente inmensa y fue el factor dominante por el cual fue tan increíblemente costoso. Cuando gasta cantidades tan inmensas de dinero en naves espaciales y no puede repararlas, desea mantener la cantidad de opciones de falla lo más baja posible.

Es una mezcla de una serie de factores, pero los mecanismos necesarios para las naves espaciales de "origami" tienden a hacerlas más pesadas, más complejas, más caras y más propensas a fallar que las naves espaciales de una sola pieza y, por lo tanto, tienden a usarse solo cuando es necesario. Además, con la excepción de los paneles solares, la mayoría de los cohetes tienen una velocidad lo suficientemente grande como para que sus cargas útiles alcancen los límites de peso antes que los límites de tamaño (el Falcon Heavy tiene una bahía de carga notablemente pequeña para su tamaño). Por lo tanto, los elementos de "origami" simplemente no suelen ser necesarios.

Para abordar su pregunta sobre el panel solar específicamente. A menos que se pueda hacer un buen uso del exceso de energía solar, un panel solar más grande generalmente solo significa más peso y, por lo tanto, no es deseable.

¿Tiene alguna referencia para respaldar sus afirmaciones? Por ejemplo, "la mayoría de las cargas útiles alcanzan los límites de peso antes que los límites de tamaño". Algunos ejemplos de "nave espacial de una sola pieza" (presumiblemente significa que no hay extensiones mecánicas) también serían buenos.
Una sola pieza fue una redacción deficiente de mi parte, aunque creo que varios cubesats se construyen de esa manera, a lo que me refería es a cómo la mayoría de los satélites se construyen con un cuerpo central y uno o dos paneles solares en el lateral.
en cuanto a los carenados, esta imagen debería darle una buena idea ( twitter.com/torybruno/status/1175046216104779776/photo/1 ); como puede ver, Falcon heavy es el más restrictivo, ya que su carenado de carga útil está en el extremo más pequeño a pesar de tener doble o triplicar la capacidad de carga útil de la competencia. Si bien no tengo una cita a mano, recuerdo que varias personas criticaron a Falcon Heavy por esto. La mayoría de los cohetes en este cuadro tienen una relación de carga útil a volumen de 100-200 kg/m3 (para LEO), mientras que Falcon Heavy tiene una relación de 440 kg/m3.
¿Por qué no hemos visto más origami en naves espaciales?
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