NASA-Forschung Solarzellen-Origami sorgt für mehr Strom im All

Autor: Peter Koller

Mit der alten japanischen Origami-Faltkunst wollen NASA-Wissenschaftler große Solarpanels einfacher in den Weltraum bringen.

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So könnte die Entfaltung eines Origami-Solarpanels bei einem regulären Satelliten aussehen
So könnte die Entfaltung eines Origami-Solarpanels bei einem regulären Satelliten aussehen
(BYU)

Eine ökologische Stromversorgung auf der Erde durch riesige Solarpanels im Weltall ist ein Traum der Menschheit. Ein Problem dabei – neben vielen anderen – ist die Tatsache, dass dazu riesige Solarpanels in verhältnismäßig kleinen Raketen ins All transportiert werden müssten. Forscher am Jet Propulsion Lab (JPL) der NASA in Passadena glauben nun, einer Lösung dieses Problems einen Schritt näher gekommen zu sein: Durch die alte japanische Kunst des Papierfaltens, genannt Origami.

NASA-Ingenieur Brian Trease begann sich während eines Schüleraustauschs in Japan für Origami zu begeistern und versucht, das Konzept nun auf seinen Hightech-Job zu übertragen. Zusammen mit Shannon Zirbel von der Brigham Young University (BYU) in Utah hat er ein Solarzellen-Array entwickelt, dass sich von einem Transport-Durchmesser von 2,7 Metern bis auf 25 Meter Betriebs-Durchmesser auffalten kann. Zumindest lassen das die Test mit einem Prototyp im Maßstab 1:20 erwarten.

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Schon heute werden die Solarpanels von Satelliten zum Start gefaltet, allerdings kommen dabei meist einfache Fächer- oder Ziehharmonika-Faltungen zum Einsatz. Der Astrophysiker Koryo Miura hatte bereits in den 1990er-Jahren eine origami-inspirierte und nach ihm benannte Faltung für Satelliten-Solarzellen entwickelt, die auch 1995 bei einem japanischen Satelliten getestet wurde.

Trease und Zirbel gingen aber einige Schritte weiter und verwendeten für ihren Prototyp eine Kombination mehrerer Origami-Faltungen. Kein einfaches Unterfangen, da Origami in der Regel mit Papier vorgenommen wird, Solarzellen aber wesentlich dicker sind, so dass viele Anpassungen vorgenommen werden mussten. Am Ende stand aber eine Methode, die nicht nur ein sehr großes Verhältnis von ge- und entfalteter Fläche hatte, sondern sich auch durch eine große mechanische Stabilität beim Wechsel zwischen den beiden Zuständen auszeichnet: Es genügt, wenn an einer Ecke des Pakets eine vergleichsweise geringe Kraft wirkt.

Auf diese Weise könnten nicht nur eines Tages eine Vielzahl großer Panels mit nur einem Raketenstart ins All gebracht werden, sondern zum Beispiel auch in näherer Zukunft die immer beliebteren winzigen Cube-Sats eine bessere Stromversorgung bekommen. Laut den beiden Wissenschaftlern ist das Konzept nicht nur für Solarpanels, sondern zum Beispiel auch für Antennen interessant.

Obwohl Origami schon viele hundert Jahre alt ist, haben Wissenschaftler erst vor wenigen Jahrzehnten begonnen, sich mit den mathematischen Prinzipien dahinter zu befassen, um die Kunstform mit modernen Technologien zu integrieren. Brian Trease: "Es ist eine einzigartige Verbindung von Kunst und Kultur und Technologie."

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