Origami Spatial

Origami spatialDE LA VOILE SOLAIRE AU PLAN DE MTROi vous passez un jour de ses bords externes (voir par Tokyo, procurez- dessin ci-dessous). La feuille vous durgence le plan -froisse- prsentait par endu mtro. Ce petit bloc droits des motifs gomtriques de papier trangement pli est de polydre concave. Il moune mini --voile solaire--. Ou dlisa mathmatiquement ce plutt, cest le rsultat dtourn comportement pour systmadtudes mathmatiques com- tiser les motifs. Larrangement plexes menes par Koryo Miura, symtrique de ces lignes donna un physicien japonais de lIsas un pliage trs esthtique, bap(Centre de recherches spatiales tis Miura-ori (ori signifiant japonais), pour le dploiement plier-) et connu aujourdhui par dans lespace des voiles et des un grand nombre de plieurs de vastes panneaux solaires des papier. Contrairement au pliage satellites. Il sagissait alors de classique (orthogonal), les plis rsoudre les problmes dem- du Miura-ori sont interdpenpaquetage de vastes structu- dants. Ainsi, un mouvement res spatiales, confines dans le-long-dun-pli-produit-un des formes trs petites et compactes, pratiques pour le lancement par une fuse. Une fois parvenus destination, ces panneaux, ces voiles ou ces miroirs de tlescopes doivent se dployer rapidement et aisment, sachant quaucune intervention humaine nest plus possible ce stade. Koryo Miura commena par observer le comportement dune fine membrane, une feuille de papier par exemple, comprime par Plis naturels dune fine surface un mouvement simultan froisse par deux angles opposs.104 SCIENCES ET AVENIR - MAI 2001

S

riences en vol zro g mouvement le long des autres plis-, exralises avec succs plique Koryo Miura. en 1995 ont confirm En dautres termes, les possibilits dapplications spatiales si lon saisit les deux coins opposs de la de son invention. figure, on peut la ferLe Miura-ori subit ensuite des revers mer et louvrir dune de fortune, lorsque seule traction. les diverses agences Dans les anKoryo Miura nes 80, Koryo spatiales du monde, la Nasa en tte, abanMiura prsenta d i v e r s c o n g r s i n t e r- donnent leurs projets de voiles nationaux sa mthode, qui solaires. Ds 1992 pourtant, combine une succession de lassociation franaise U3P plis-montagnes-- et de (Union pour la promotion de --plis-valles--, selon une la propulsion photonique) retechnique largement applique prend le flambeau et lance la pour lorigami. Il apparut Luna Cup , une comptition rapidement que ce pliage entre Franais, Amricains et prsente de nombreux Japonais pour gagner la Lune avantages pour une voile en voilier solaire. Kyoro Miura solaire. Ferm, il laisse ac- est sur les rangs avec son Miuracessible deux points dan- ori. Mais quelques annes plus crage qui peuvent fixer la tard, labsence de financement voile ou le panneau solaire porte un coup fatal cette au mt et un bras tles- course originale. Aujourdhui, copique, par exemple. Il il nexiste plus de programmes peut aussi simplifier la internationaux ou nationaux de fabrication dune surface dveloppement de voiles solaide plusieurs dizaines de res. Seule une institution prive mtres de ct, celle-ci amricaine, la Planetary Society, pouvant tre constitue a dcid de concrtiser envers dun assemblage de bandes et contre tous une exprience de en accordon. Des exp- propulsion solaire. Le premierDR K. MIURA

Ce pliage a t imagin pour louverture dans lespace des voiles solaires. Les diffrentes tapes du dploiement sont montres ici depuis sa version compacte (en bas), jusqu la feuille de papier tale. Pour une voile solaire, les lignes brises dlimitent des segments qui pourraient tre assembls en accordon.

Le Miura-ori

satellite utilisant une voile solaire devrait ainsi tre lanc la fin de cette anne (voir Sciences et Avenir n 650, avril 2001). Mais au Japon, nulle mission de voile solaire lhorizon. Loin dtre relgu aux oubliettes cependant, le gnial pliage de Kyoro Miura connat bientt un recyclage inattendu dans la cartographie. Aujourdhui, le plan du rseau de transports de Tokyo, ainsi que plusieurs autres plans japonais, sont plis selon les principes du Miura-Ori. Pour en arriver l, il a dabord fallu surmonter un obstacle la production de masse : aucune machine nest capable actuel-

lement de le raliser automatiquement. La solution a t apporte par lOru-pa (Orissa Rural and Urban Producers Association), une organisation indienne daide aux handicaps. Les premiers plis sont raliss mcaniquement, les derniers tant peaufins par des artisans handicaps. Aprs vingt ans despoirs spatiaux, le Miura-ori a ainsi trouv son destin sur Terre. Entre-temps, Kyoro Miura a quitt lIsas et sest lui aussi rorient vers les applications terres-

tres, puisquil travaille aujourdhui une approche-nouvelle du design datlas. Son but est en effet de plier, grce la science de lorigami , les recueils de cartes de manire que la continuit des donnes soit assure sur tous les bords du plan, de louest vers lest comme cest dj le cas acMAI 2001 - SCIENCES ET AVENIR 105

J-F. CHAVANNE

ESO

Dployer sans encombre un panneau ou une voile solaires dans lespace : pour rsoudre ce problme, un physicien japonais recourt lart traditionnel du pliage, lorigami.

Etape par tape, ralisez la voile solaire de Koryo MiuraFaire glisser le rabat sur 2/3 de la hauteur

1/5

Feuille A4 (5 X 7)

Plier en accordon en gardant le mme angle

... et marquer les plis comme suit en alternant valles et montagnes :

valle

Plier en accordonmontagne

... puis, dplier compltement1/7

D'une seule traction, la voile se plie et se dplie

Rabattre

tuellement, mais aussi du sud vers le nord et vice-versa. Ct spatial, dautres chercheurs ont pris le relais. Cest le cas des Amricains Roderick Hyde et Shamasundar Dixit, du Lawrence Livermore National Laboratory, qui travaillent aujourdhui au pliage de futurs trs grands tlescopes spatiaux. Avec une surface rceptrice de 25 50-mtres de diamtre, ces successeurs dsigns de Hubble (dont le miroir ne-dpasse gure

les 2 mtres) pourraient nous permettre de photographier des plantes hors du systme solaire. La solution pour obtenir de telles surfaces consiste utiliser des lentilles dites de Fresnel, cest--dire des structures fines et ultralgres semblables des membranes, ralises partir de feuilles-de verre ou de plastique.

Mais il est impossible-de mettre en orbite de telles surfaces ouvertes. Il faut donc les plier de la manire la plus compacte possible et les dplier ensuite en une seule squence. Pour Roderick Hyde et Shamasundar Dixit, la lumire est venue l encore de lorigami. Leur solution permettrait galement de replier le tlescope en orbite

afin de le ramener sur Terre pour une ventuelle rparation. Le motif retenu a t conu par le grand spcialiste amricain du pliage, Robert Lang. Pas dintuition gomtrique, cette fois, mais une succession dalgorithmes et de calculs par ordinateur, qui ont donn un pliage trs complexe. Afin de dmontrer la viabilit du projet, cette quipe construit actuellement une lentille pliable de 5 mtres de diamtre (la taille du miroir de lobservatoire du mont Palomar), dont les fragments sont aligns et assembls par des joints souples selon la gomtrie du pliage. Si daventure ces trs grands tlescopes ne voient pas le jour, leur pliage pourra toujours se recycler pour les cartes ou les Airbags, la nouvelle voie de recherche des origamistes. Sylvie RouatPour en savoir plusSur les voiles solaires : www.u3p.net/tempo/indexf.html Sur le pliage de papier : MFPP : Mouvement franais des plieurs de papier, 56, rue Coriolis 75002 Paris. Tl.: 01 43.43.01.69

Plan des transports de Tokyo. Cette carte a t plie selon les principes du Miura-ori. Dautres cartes au Japon utilisent le mme procd.106 SCIENCES ET AVENIR - MAI 2001

M. DEHOKY DAPRS LE DIAGRAMME DE KYORO MIURA