Addio paracadute tradizionali? Dal Kirigami la soluzione low-cost

Dimenticate i complessi e costosi paracadute fatti di decine di funi, cuciture delicate e tessuti speciali. Il futuro dei lanci di precisione potrebbe essere molto più semplice ed economico, quasi come un foglio di carta intagliato. Non è una metafora, ma la sostanza di una ricerca pubblicata sulla prestigiosa rivista Nature da un team di ingegneri della Polytechnique Montréal. La loro idea? Applicare i principi del Kirigami, l’arte giapponese di tagliare e piegare la carta, per creare un paracadute rivoluzionario.

Esempi di Kirigami l’arte di creare forme tridimensionali con la carta

Guidati dai professori David Mélançon e Frédérick Gosselin, i ricercatori hanno preso un semplice foglio di plastica e, tramite un taglio laser, vi hanno inciso un particolare schema a “circuito chiuso”. Il risultato è un oggetto che, a riposo, è un disco piatto, ma che in caduta libera, con un peso agganciato al centro, si deforma assumendo una stabile forma a campana rovesciata. Eccone un’immagine:

Il nuovo tipo di paracadute, adatto agli oggetti

Un’efficienza disarmante

La genialità di questo design non risiede solo nella sua semplicità, ma nelle sue prestazioni, che superano per certi versi quelle dei sistemi tradizionali. I test, condotti tramite simulazioni, in galleria del vento e con lanci da droni, hanno evidenziato una serie di vantaggi notevoli.

• Stabilità Immediata: A differenza dei paracadute convenzionali, che possono oscillare o “respirare” prima di stabilizzarsi, il modello Kirigami raggiunge l’assetto stabile quasi istantaneamente, indipendentemente dall’angolo di rilascio.
• Traiettoria Balistica Pura: Non devia, non plana, non viene trasportato dal vento in modo imprevedibile. Segue una discesa verticale quasi perfetta, rendendo l’atterraggio estremamente prevedibile e preciso.
• Semplicità Costruttiva e d’Uso: Niente cuciture, niente decine di cordini che rischiano di aggrovigliarsi. Il paracadute è un pezzo unico, collegato al carico da una sola linea di sospensione. La produzione può avvenire con un semplice taglio laser o, su larga scala, con una pressa fustellatrice, abbattendo drasticamente i costi.
• Scalabilità: Le proprietà aerodinamiche si mantengono costanti sia su modelli di pochi centimetri che su versioni di oltre un metro, rendendo il design adattabile a carichi di diverso peso e dimensione.

Il segreto della sua stabilità risiede proprio nei tagli. Durante la caduta, le fessure si aprono, permettendo all’aria di fluire attraverso il paracadute in modo ordinato. Questo evita la formazione di grandi vortici turbolenti che, nei modelli classici a calotta, sono la principale causa di instabilità.

>La forma è poi facilmente realizzabile

Dagli aiuti umanitari all’esplorazione spaziale

Le applicazioni pratiche di una tecnologia così efficiente e a basso costo sono immediate. Il primo pensiero va agli aiuti umanitari: il lancio di cibo, acqua e medicinali in zone remote o colpite da disastri.

“Il paracadute Kirigami potrebbe rivelarsi la soluzione migliore per questo tipo di utilizzo”, ha affermato Mélançon. Il basso costo di produzione rende fattibile un dispiegamento su larga scala, minimizzando le perdite di materiale e garantendo che gli aiuti arrivino esattamente dove servono.

Ma le prospettive non si fermano qui. Altre due aree di grande interesse sono:

1. Consegne con droni: La precisione millimetrica è fondamentale per la logistica dell’ultimo miglio.
2. Esplorazione planetaria: Far atterrare sonde e rover su Marte o altri corpi celesti richiede una precisione assoluta, e un sistema che non devia dalla traiettoria prevista è un vantaggio incalcolabile.

Il team di Montréal non si ferma qui. L’obiettivo ora è sperimentare con nuovi schemi di taglio per “programmare” la traiettoria di discesa. Si potrebbe, ad esempio, creare un paracadute che scende a spirale o che plana dolcemente per un tratto prima di verticalizzare. Un’idea che apre la porta a scenari ancora più complessi, come lo smistamento di carichi diversi a mezz’aria. L’unica cosa per cui potrebbe essere poco utile è l’uomo, perché non è , nella sua forma originale  guidabile.

Ancora una volta, una soluzione elegante a un problema complesso arriva non da un’iper-tecnologia astrusa, ma dall’osservazione intelligente della fisica e dall’ispirazione tratta da un’arte antica.

Il team del Politecnico di Montréal

Domande e Risposte per il Lettore

1) In cosa si differenzia principalmente questo paracadute da uno tradizionale? La differenza fondamentale sta nella struttura e nel funzionamento. Un paracadute tradizionale è una calotta di tessuto impermeabile all’aria, che crea resistenza intrappolandola, ed è collegato al carico da molte funi. Il paracadute Kirigami è un unico foglio piatto con delle fessure. Non intrappola l’aria, ma la lascia fluire attraverso i tagli in modo controllato. Questo flusso ordinato previene la turbolenza, garantendo una discesa verticale stabile. Inoltre, utilizza una sola linea di sospensione, semplificandone enormemente la produzione e l’impiego.

2) Quali materiali si possono usare e quanto è davvero economico? Il prototipo è stato realizzato con semplici fogli di plastica, un materiale comune e a bassissimo costo. La vera economia deriva dal processo produttivo: non richiede cuciture complesse o assemblaggi manuali. Può essere prodotto in serie con una pressa fustellatrice, una tecnologia industriale matura e molto economica, simile a quella usata per tagliare il cartone per gli imballaggi. Questo riduce i costi di manodopera e i tempi di produzione a una frazione di quelli necessari per un paracadute convenzionale in tessuto.

3) Questa tecnologia potrebbe sostituire completamente i paracadute per le persone? Allo stato attuale, è improbabile. I paracadute per uso umano sono progettati per carichi molto pesanti e, soprattutto, per ridurre la velocità di discesa a un livello estremamente sicuro, spesso incorporando meccanismi di planata per dirigere l’atterraggio. Il design Kirigami, pur essendo stabile, è ottimizzato per una discesa balistica dritta e per carichi non umani. Le ricerche future potrebbero esplorare versioni più grandi e per carichi maggiori, ma le rigorose certificazioni di sicurezza per il trasporto di persone richiederebbero anni di sviluppo e test specifici che vanno oltre l’attuale campo di applicazione.