Парашутите рядко получават заслуженото признание. Те превръщат смъртоносното свободно падане в плавно спускане, спасявайки животи във военни зони, при спасителни операции и дори при доставяне на хуманитарна помощ по въздух. Имат обаче един недостатък: след като бъдат разгърнати, те са изцяло зависими от вятъра. Внимателно насочен пакет с медикаменти лесно може да се отклони далеч от целта.

Сега изследователи от Polytechnique Montréal в Канада и École Polytechnique във Франция предлагат находчиво решение: повишаване на точността на парашутите чрез тяхното срязване. Вдъхновени от киригами (японското изкуство за рязане на хартия), те са създали леки и евтини парашути, които се спускат с изключителна прецизност.

Най-ранните свидетелства за същинския парашут датират от епохата на Ренесанса. Леонардо да Винчи има съществен принос към конструкцията на парашутите, а до XVIII век вече са се използвали парашути от съвременен тип. Изкуството „киригами“ е още по-старо – то е документирано още от VII век сл.Хр. Децата го използват, за да изрязват хартиени снежинки, но напоследък инженерите прилагат техниката за създаване на разтегателни структури, гъвкави медицински устройства и пространствени конструкции, които могат да се разгръщат. На пръв поглед обаче киригами и парашутите изглеждат несъвместими.

Конвенционалните парашути функционират, като улавят въздуха, затова прорязването на отвори в тях звучи като саботаж. Вместо да модифицират купола на парашут, изследователите започват с обикновен диск от фолио тип „майлар“, изработено от полиетилен терефталат и известно със своята здравина, и експериментират с различни схеми на изрязване.

Основното предизвикателство пред тях е да преодолеят присъщата нестабилност на падащия диск. Ако някога сте пускали фризби или лист хартия, вероятно сте наблюдавали това явление: предметът пърха, преобръща се и се носи непредсказуемо във въздуха. За да разбере как да овладее този хаос, екипът изрязва с лазер три различни вида дискове от тънки листове и ги пуска от височина 1.8 метра, като в центъра на всеки от тях е закрепена малка тежест от 4.5 грама.

Обикновен диск – или такъв с множество плътно разположени концентрични прорези – се преобръщаше хаотично при падане, подобно на фризби, изпуснато във въздуха. Друг модел обаче, с по-прост дизайн тип „киригами“, приемаше формата на обърната камбана, когато към него се добавеше тежест. За разлика от своите хаотично падащи събратя този диск се стабилизираше мигновено и падаше право надолу.

„Едно от предимствата на този парашут е, че бързо се стабилизира и не се люлее, независимо от ъгъла на пускане“, казва Давид Мелансон, който е съавтор на статията. Освен това за разлика от конвенционалните парашути той следва стриктна балистична траектория на спускане.

След като се спря на обещаващ дизайн, екипът подложи своите киригами парашути на поредица от все по-реалистични изпитания. Те тестваха конструкцията в аеродинамичен тунел, в лабораторни условия и чрез пускане на открито от дрон. Във всички случаи киригами парашутът се представи забележително добре, като поведението му беше съпоставимо с това на „стандартен“ парашут. Освен това се оказа, че представянето не зависи от размера.

„Поведението на парашута не се променя дори когато размерите на устройството се увеличат“, казва Фредерик Госелен, друг от авторите на изследването. „Това подсказва, че той би могъл да се мащабира за по-големи приложения.“

Истинското изпитание обаче беше точността. Те пускаха парашути, базирани на нестабилния дизайн А, стабилния дизайн Б, както и малък конвенционален парашут, от височина 16.6 метра (около 54 фута) към намираща се отдолу цел. За да направят задачата още по-сложна, ги пускаха под различни начални ъгли: напълно хоризонтално (0°), под наклон (45°) и дори изцяло настрани (90°).

Парашутите със стабилния дизайн Б се приземяваха в плътна група – почти всички в рамките на един метър от центъра на целта, независимо от ъгъла на пускане. Шаблонът тип „киригами“ не само предотвратяваше преобръщането, но и осигуряваше приземяване с безпрецедентна точност.

За финалния етап екипът мащабира концепцията си, за да докаже, че тя може да се справи със значителен по тегло товар. Те изработиха парашут с диаметър половин метър, прикрепиха към него бутилка с вода и го монтираха на дрон. Дронът се издигна на височина 60 метра (близо 200 фута) и освободи товара си. Парашутът, изработен по метода „киригами“, стабилизира бутилката по време на спускането, макар скоростта все пак да беше по-висока, отколкото би била при използване на стандартен парашут.

Защо всичко това е важно?

Тази технология би могла да намери приложение в най-различни сфери – от доставката на пратки до изследването на други планети. Изследователите обаче посочват, че най-вероятната област на приложение, върху която се фокусират, е хуманитарната помощ: доставката на вода, храна и медикаменти. Причината за това е изключително ниската цена за производство на парашута. Вместо сложните процеси на шиене и сглобяване, необходими за традиционните парашути, тези модели могат да се произвеждат масово чрез просто изрязване на шаблона с лазер или щанца от ролка пластмасово фолио.

Снимка: Unsplash/Martin Primeau

Виж още: Какво да гледаме при покупка на Mini LED телевизор: TCL обяснява ключовите технологии