Mesmo alguns campos que parecem totalmente resolvidos terão ocasionalmente ideias inovadoras que terão impactos repercutidos nos restantes campos da ciência e da tecnologia. A mecânica é um desses campos relativamente consolidados – é compreendida principalmente no nível macroscópico, e recentemente ocorreram relativamente poucos novos avanços nesta área. Até há alguns anos, quando um grupo de engenheiros de Harvard desenvolveu o que chamavam de estrutura totimórfica, e um artigo recente de investigadores da Equipa de Conceitos Avançados da ESA mergulha em detalhes sobre como podem ser utilizados para criar megaestruturas, como espelhos de telescópios e humanos. habitats no espaço.
Primeiramente, vale entender o que é uma estrutura totimórfica. É uma série de estruturas triangulares com uma viga, uma alavanca e dois elásticos que funcionam como molas. Dada a configuração adequada, os elásticos podem segurar a alavanca em uma posição definida, no que os pesquisadores da mecânica chamam de “neutra” – ou seja, sem qualquer força externa sendo aplicada.
Um aspecto importante é que a alavanca pode ser mantida em qualquer posição, tornando-a essencialmente um sistema de posicionamento analógico que não possui nenhum ponto de ajuste onde deva necessariamente repousar. Outro aspecto importante é que dois ou mais podem ser combinados em formato de ampulheta, permitindo que a estrutura assuma literalmente qualquer forma no espaço 2D ou 3D e seja estável nessa forma.
Esta segunda parte é a característica crítica na qual os investigadores da ESA estavam interessados. Uma estrutura tão flexível seria útil em diversas aplicações, incluindo a construção de habitats em cúpula ou a criação de um telescópio com uma distância focal ajustável que não dependa de atuadores complexos. Então, eles desenvolveram um método para simular essas estruturas e aplicá-las a esses dois casos de uso.
Como essas unidades modulares são estruturas físicas, ainda devem obedecer a algumas regras. As três regras dessas estruturas são que a viga e a alavanca têm comprimentos fixos e que a alavanca deve ser conectada em uma de suas extremidades ao ponto médio da viga. Seria interessante ver como essas estruturas poderiam usar diferentes tipos de materiais para a alavanca ou viga que potencialmente lhes permitiriam mudar, mas isso ainda está na lista de tarefas dos pesquisadores em algum lugar.
Com esses requisitos em mente, os pesquisadores criaram uma série de scripts Python que resolvem problemas de otimização associados a ambas as estruturas configuráveis. Os recursos otimizados são diferentes para o habitat ou para o espelho. Ainda assim, ambos utilizam o facto de a estrutura totimórfica ser “analógica”, o que significa que pode mover-se de forma contínua e estável de um estado para outro sem ter de “saltar” entre eles.
Crédito – Canal Rajamanickam Antonimuthu no YouTube
Os resultados foram promissores, embora mostrem que a realização física deste sistema seria difícil. Eles também apontam que uma IA estaria bem posicionada para compreender as propriedades das estruturas criadas pela combinação de cargas dessas unidades modulares, semelhante à forma como é possível para a IA dobrar proteínas de inúmeras maneiras sem nunca experimentá-las fisicamente.
Muito trabalho ainda será feito com esta nova tecnologia, embora colocar esses sistemas à prova em um ambiente experimental real esteja provavelmente bem próximo. Se a ESA ou outra equipa conseguir construir um espelho de ponto focal variável funcional a partir desta nova estrutura, isso seria um avanço digno de celebração.
Crédito – Dold et al.
Saber mais:
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Imagem principal:
Representação dos dois casos de uso no estudo atual – cúpulas de habitat e espelhos de distância focal variável.
Crédito – Dold et al.
