Origami Spatial

Origami spatial DE LA VOILE SOLAIRE AU PLAN DE MÉTRO

104 ● SCIENCES ET AVENIR - MAI 2001

Le Miura-ori

Ce pliage a été imaginé pour l’ouverture dans l’espace des voiles solaires. Les différentes étapes du déploiement sont montrées ici depuis sa version compacte (en bas), jusqu’à la feuille de papier étalée. Pour une voile solaire, les lignes brisées délimitent des segments qui pourraient être assemblés en accordéon.

J-F. CHAVANNE

DR

riences en vol zéro g mouvement le long des autres plis-», exréalisées avec succès plique Koryo Miura. en 1995 ont confirmé En d’autres termes, les possibilités d’applications spatiales si l’on saisit les deux coins opposés de la de son invention. figure, on peut la ferLe Miura-ori subit ensuite des revers mer et l’ouvrir d’une de fortune, lorsque seule traction. les diverses agences Dans les anKoryo Miura nées 80, Koryo spatiales du monde, la Nasa en tête, abanMiura présenta à d i v e r s c o n g r è s i n t e r- donnent leurs projets de voiles nationaux sa méthode, qui solaires. Dès 1992 pourtant, combine une succession de l’association française U3P « plis-montagnes--» et de (Union pour la promotion de «--plis-vallées--», selon une la propulsion photonique) retechnique largement appliquée prend le flambeau et lance la pour l’origami. Il apparut « Luna Cup », une compétition rapidement que ce pliage entre Français, Américains et présente de nombreux Japonais pour gagner la Lune avantages pour une voile en voilier solaire. Kyoro Miura solaire. Fermé, il laisse ac- est sur les rangs avec son Miuracessible deux points d’an- ori. Mais quelques années plus crage qui peuvent fixer la tard, l’absence de financement voile ou le panneau solaire porte un coup fatal à cette au mât et à un bras téles- course originale. Aujourd’hui, copique, par exemple. Il il n’existe plus de programmes peut aussi simplifier la internationaux ou nationaux de fabrication d’une surface développement de voiles solaide plusieurs dizaines de res. Seule une institution privée mètres de côté, celle-ci américaine, la Planetary Society, pouvant être constituée a décidé de concrétiser envers d’un assemblage de bandes et contre tous une expérience de en accordéon. Des expé- propulsion solaire. Le premier K. MIURA

S

i vous passez un jour de ses bords externes (voir par Tokyo, procurez- dessin ci-dessous). La feuille vous d’urgence le plan «-froissée-» présentait par endu métro. Ce petit bloc droits des motifs géométriques de papier étrangement plié est de polyèdre concave. Il moune mini «--voile solaire--». Ou délisa mathématiquement ce plutôt, c’est le résultat détourné comportement pour systémad’études mathématiques com- tiser les motifs. L’arrangement plexes menées par Koryo Miura, symétrique de ces lignes donna un physicien japonais de l’Isas un pliage très esthétique, bap(Centre de recherches spatiales tisé Miura-ori (ori signifiant « japonais), pour le déploiement plier-») et connu aujourd’hui par dans l’espace des voiles et des un grand nombre de plieurs de vastes panneaux solaires des papier. Contrairement au pliage satellites. Il s’agissait alors de classique (orthogonal), les plis résoudre les problèmes d’em- du Miura-ori sont interdépenpaquetage de vastes structu- dants. « Ainsi, un mouvement res spatiales, confinées dans le-long-d’un-pli-produit-un des formes très petites et compactes, pratiques pour le lancement par une fusée. Une fois parvenus à destination, ces panneaux, ces voiles ou ces miroirs de télescopes doivent se déployer rapidement et aisément, sachant qu’aucune intervention humaine n’est plus possible à ce stade. Koryo Miura commença par observer le comportement d’une fine membrane, une feuille de papier par exemple, comprimée par Plis naturels d’une fine surface un mouvement simultané froissée par deux angles opposés.

ESO

Déployer sans encombre un panneau ou une voile solaires dans l’espace : pour résoudre ce problème, un physicien japonais recourt à l’art traditionnel du pliage, l’origami.

satellite utilisant une voile solaire devrait ainsi être lancé à la fin de cette année (voir Sciences et Avenir n° 650, avril 2001). Mais au Japon, nulle mission de voile solaire à l’horizon. Loin d’être relégué aux oubliettes cependant, le génial pliage de Kyoro Miura connaît bientôt un recyclage inattendu… dans la cartographie. Aujourd’hui, le plan du réseau de transports de Tokyo, ainsi que plusieurs autres plans japonais, sont pliés selon les principes du Miura-Ori. Pour en arriver là, il a d’abord fallu surmonter un obstacle à la production de masse : aucune machine n’est capable actuel-

lement de le réaliser automatiquement. La solution a été apportée par l’Oru-pa (Orissa Rural and Urban Producer’s Association), une organisation indienne d’aide aux handicapés. Les premiers plis sont réalisés mécaniquement, les derniers étant peaufinés par des artisans handicapés. Après vingt ans d’espoirs spatiaux, le Miura-ori a ainsi trouvé son destin sur Terre. Entre-temps, Kyoro Miura a quitté l’Isas et s’est lui aussi réorienté vers les applications terres-

tres, puisqu’il travaille aujourd’hui à une approche-nouvelle du design d’atlas. Son but est en effet de plier, « grâce à la science de l’origami », les recueils de cartes de manière que la continuité des données soit assurée sur tous les bords du plan, de l’ouest vers l’est comme c’est déjà le cas acMAI 2001 - SCIENCES ET AVENIR ● 105

Etape par étape, réalisez la voile solaire de Koryo Miura Faire glisser le rabat sur 2/3 de la hauteur

1/5

Feuille A4 (5 X 7)

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

Plier en accordéon en gardant le même angle

Plier en accordéon «montagne»

... puis, déplier complètement 1/7

tuellement, mais aussi du sud vers le nord et vice-versa. Côté spatial, d’autres chercheurs ont pris le relais. C’est le cas des Américains Roderick Hyde et Shamasundar Dixit, du Lawrence Livermore National Laboratory, qui travaillent aujourd’hui au pliage de futurs très grands télescopes spatiaux. Avec une surface réceptrice de 25 à 50-mètres de diamètre, ces successeurs désignés de Hubble (dont le miroir ne-dépasse guère

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

Rabattre

les 2 mètres) pourraient nous permettre de photographier des planètes hors du système solaire. La solution pour obtenir de telles surfaces consiste à utiliser des lentilles dites de Fresnel, c’est-à-dire des structures fines et ultralégères semblables à des membranes, réalisées à 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 manière la plus compacte possible et les déplier ensuite en une seule séquence. Pour Roderick Hyde et Shamasundar Dixit, la lumière est venue là encore de l’origami. Leur solution permettrait également de replier le télescope en orbite

Plan des transports de Tokyo. Cette carte a été pliée selon les principes du Miura-ori. D’autres cartes au Japon utilisent le même procédé. 106 ● SCIENCES ET AVENIR - MAI 2001

afin de le ramener sur Terre pour une éventuelle réparation. Le motif retenu a été conçu par le grand spécialiste américain du pliage, Robert Lang. Pas d’intuition géométrique, cette fois, mais une succession d’algorithmes et de calculs par ordinateur, qui ont donné un pliage très complexe. Afin de démontrer la viabilité du projet, cette équipe construit actuellement une lentille pliable de 5 mètres de diamètre (la taille du miroir de l’observatoire du mont Palomar), dont les fragments sont alignés et assemblés par des joints souples selon la géométrie du pliage. Si d’aventure ces très grands télescopes 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 Rouat Pour en savoir plus Sur les voiles solaires : www.u3p.net/tempo/indexf.html Sur le pliage de papier : MFPP : Mouvement français des plieurs de papier, 56, rue Coriolis 75002 Paris. Tél.: 01 43.43.01.69

M. DEHOKY DʼAPRÈS LE DIAGRAMME DE KYORO MIURA

«vallée»