Para peneliti membuat antena satelit yang terinspirasi origami yang dapat melipat sendiri
Engineering

Para peneliti membuat antena satelit yang terinspirasi origami yang dapat melipat sendiri


Kredit: Domain Publik Unsplash / CC0

Saat umat manusia melangkah ke batas baru dalam eksplorasi ruang angkasa, satelit dan kendaraan luar angkasa perlu mengemas lebih banyak kargo untuk jangka panjang. Namun, item tertentu, seperti antena parabola yang digunakan untuk komunikasi nirkabel, menimbulkan tantangan karena tidak dapat dikemas dengan sangat padat untuk penerbangan karena bentuk mangkuk khasnya.

Sekarang, para peneliti di Texas A&M University telah menggunakan prinsip origami — seni melipat kertas Jepang kuno — untuk membuat struktur parabola dari permukaan datar menggunakan polimer memori bentuk. Saat dipanaskan, para peneliti menunjukkan bahwa polimer memori bentuk mengubah bentuknya dengan cara sistematis yang meniru lipatan. Pembentukan kembali ini mengangkat bahan menjadi bentuk piring. Lebih lanjut, mereka juga menunjukkan bahwa antena piringan hasil rekayasa origami mereka bekerja seefisien antena piringan halus konvensional.

“Awalnya, kami sebagian besar berfokus pada struktur origami lipat sendiri: bagaimana Anda membuatnya, bagaimana Anda mendesainnya menjadi berbagai bentuk, bahan apa yang akan Anda gunakan?” kata Dr. Darren Hartl, asisten profesor di Departemen Teknik Dirgantara. “Setelah menjawab beberapa pertanyaan ini, kami beralih ke beberapa aplikasi rekayasa origami di dunia nyata, seperti antena adaptif, yang pekerjaannya sangat sedikit. Dalam studi ini, kami menggabungkan perilaku melipat dan kinerja antena dan mengatasi celah itu. ”

Para peneliti telah mendeskripsikan desain antena mereka di jurnal Material dan Struktur Cerdas.

Antena memiliki berbagai desain dan fungsi utamanya adalah untuk mengirimkan atau menerima informasi dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Beberapa antena, seperti antena untuk komunikasi antara televisi dan satelit ruang angkasa, melengkung dalam bentuk parabola. Hal ini memastikan bahwa gelombang elektromagnetik yang mengenai antena berbentuk mangkuk dipantulkan dan berkumpul ke satu titik fokus kecil. Sebagai tambahan, ketika antena ini memancarkan gelombang elektromagnetik, mereka melakukannya dalam arah yang sempit, sebuah fitur yang dikenal sebagai directionality.

Dengan demikian, reflektor parabola adalah pilihan alami untuk aplikasi luar angkasa karena mereka mengambil atau mengirim informasi ke arah tertentu. Namun, bentuknya membuatnya tidak nyaman untuk disimpan dalam kendaraan luar angkasa yang ruangannya terbatas. Masalah ini diperburuk ketika banyak antena perlu disimpan di pesawat.

Salah satu cara untuk mengatasi rintangan ini adalah teknik origami. Dengan menggunakan teknik ini, struktur datar 2-D dapat dilipat menjadi bentuk 3-D yang rumit. Jika antena parabola dapat dibuat rata menggunakan origami, antena tersebut dapat ditumpuk atau digulung di dalam roket, dan jika siap untuk dipasang, dibuka gulungannya dan dilipat menjadi bentuk parabola. Namun, Hartl menjelaskan bahwa melipat sepotong bahan datar menjadi mangkuk halus itu sulit dan tidak intuitif.

Dengan menggunakan stok kartu dan polimer memori bentuk, Dr. Hartl dan timnya dapat membuat struktur 3D yang kompleks dari permukaan 2D datar. Kredit: Teknik A&M Texas

“Desain origami konvensional memerlukan melipat lembaran tipis bahan pada lipatan tajam. Sebaliknya, struktur teknik memiliki ketebalan, dan pilihan bahan dapat membuat lipatan tajam ini sulit didapat,” katanya. “Akibatnya, kami perlu membuat lipatan yang menunjukkan tekukan yang mulus.”

Untuk memfasilitasi lipatan seperti kertas pada lipatan, para peneliti beralih ke komposit memori bentuk yang berubah bentuk saat dipanaskan. Selain itu, bahan ini tidak mahal, ringan, fleksibel, dan mampu diregangkan berkali-kali tanpa rusak.

Pertama, mereka membangun permukaan 2-D datar menggunakan potongan komposit memori bentuk dan stok kartu. Sederhananya, potongan kartu stok kaku, yang membentuk sisi datar, disatukan oleh komposit memori bentuk, mirip dengan cara tulang rusuk payung menahan kain di tempatnya. Selanjutnya, pada simpul tempat komposit bertemu, mereka memotong lubang kecil untuk berfungsi sebagai lipatan sudut saat rakitan terlipat menjadi parabola 3-D.

Saat dipanaskan, para peneliti menunjukkan bahwa komposit berubah bentuk dengan menekuk secara sistematis, akhirnya mengangkat potongan kartu stok menjadi bentuk seperti mangkuk parabola. Mereka juga menguji apakah reflektor parabola multifaset mereka bekerja seefisien antena parabola yang halus dan menemukan bahwa kedua antena bekerja sama.

Hartl mengatakan penelitian ini merupakan langkah penting menuju penggunaan prinsip origami untuk membuat struktur teknik yang sangat fungsional yang dapat disimpan dengan kompak dan mudah digunakan saat dibutuhkan.

“Selain aplikasi lain, kemajuan masa depan berdasarkan penelitian ini kemungkinan akan menghasilkan antena reflektor morphing untuk aplikasi militer dan telekomunikasi ruang angkasa,” katanya.

Kontributor lain untuk penelitian ini termasuk Sameer Jape, Milton Garza dan Dr. Dimitris Lagoudas dari departemen teknik dirgantara; Joshua Ruff dan Francisco Espinal dari Departemen Teknik Listrik dan Komputer; Deanna Sessions dan Dr. Gregory Huff dari Pennsylvania State University; dan Edwin A Peraza Hernandez dari Universitas California, Irvine.


Inilah bagaimana origami dapat digunakan untuk membentuk masa depan teknik


Informasi lebih lanjut:
Sameer Jape dkk. Antena reflektor origami yang dapat dilipat sendiri diaktifkan oleh aktuasi polimer memori bentuk, Material dan Struktur Cerdas (2020). DOI: 10.1088 / 1361-665X / abaac2

Disediakan oleh Texas A&M University College of Engineering

Kutipan: Peneliti membuat antena satelit yang terinspirasi origami yang dapat melipat sendiri (2021, 4 Februari), diakses pada 4 Februari 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-02-origami-inspired-satellite-antennas-self-fold. html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Togel HKG