Юный изобретатель Майлз Ву представил модификацию оригами Миура-ори, способную выдерживать нагрузку в 10 000 раз больше собственного веса
Находясь в своем доме в Нью-Йорке, 14-летний Майлз Ву совершил удивительное открытие: обычный лист бумаги, сложенный по схеме Миура-ори, обретает колоссальную несущую способность. Посвятив более 250 часов кропотливой работе, юноша проектировал, складывал и испытывал десятки вариаций этой техники — системы мозаичных параллелограммов, которые мгновенно трансформируются одним движением. Его целью было создание прочных развертываемых конструкций для временных убежищ в зонах стихийных бедствий.
«Я был поражен тем, какую невероятную тяжесть могут выдержать эти хрупкие на вид бумажные листы», — делится впечатлениями Майлз, учащийся девятого класса школы при Хантер-колледже.
Древнее японское искусство оригами увлекало Майлза с ранних лет, но серьезным хобби стало около шести лет назад. В 2024 году он перешел от эстетики к науке. «Я начал изучать, как различные типы геометрического оригами применяются в современных исследованиях благодаря их уникальным физическим и механическим характеристикам», — рассказывает он.
Несмотря на многовековую историю оригами, научное сообщество в лице инженеров, математиков и архитекторов проявило к нему глубокий интерес лишь в 1960-х годах. Сегодня принципы складывания используются при создании биомедицинского оборудования, включая стенты и катетеры, а также в разработке самосборных роботов.
Внимание Ву привлекла схема Миура-ори, созданная японским астрофизиком Корё Миурой. Этот метод уже нашел применение в аэрокосмической отрасли, в частности, для проектирования компактных солнечных батарей спутников. Одним из первых знаковых примеров стало использование этой технологии в японском аппарате Space Flyer Unit, запущенном в середине 90-х.
Система сгибов и углов, поддающаяся бесконечным вариациям, «позволяет превратить масштабное полотно в предельно плоский и компактный объект, что выглядит по-настоящему впечатляюще», отмечает Майлз.
Работа над проектом совпала с периодом разрушительных природных катаклизмов в США — урагана «Хелен» и лесных пожаров в Калифорнии. «Я осознал, что эти складные и сверхпрочные структуры могут стать основой для быстровозводимых палаток и укрытий в чрезвычайных ситуациях», — поясняет юный исследователь.
Ву проанализировал текущие решения и пришел к выводу, что существующие конструкции редко сочетают в себе высокую прочность, простоту развертывания и низкую стоимость. «Это критическая проблема: в условиях катастроф мобильные дома должны изготавливаться в кратчайшие сроки, легко монтироваться и надежно защищать от внешней среды», — говорит он.
Для подтверждения своей гипотезы Майлз провел масштабное исследование удельной прочности — отношения выдерживаемого веса к массе самой конструкции. Начав с компьютерного моделирования, он менял геометрические параметры: высоту, ширину и углы ячеек. Экспериментируя с тремя видами материалов — от обычной офисной бумаги до плотного картона, — он изготовил 54 вариации схем. Всего было проведено 108 тестов. Чтобы гарантировать точность сгибов и исключить ошибки ручной сборки, Ву использовал специальную биговальную машину. Готовые образцы площадью 400 кв. см он помещал между опорами и нагружал книгами и другими тяжестями до полного разрушения структуры.
Гостиная превратилась в полноценную исследовательскую лабораторию. «Изначально я полагал, что предел прочности составит около 20 килограммов, и мне хватит домашних учебников», — вспоминает новатор. Однако конструкции легко выдерживали до 90 кг. Книги и кухонная утварь закончились, так и не сломив оригами. «В итоге родителям пришлось заказать тяжелые 22-килограммовые гири», — смеется Майлз.
Самый совершенный образец, созданный Ву, продемонстрировал феноменальный результат: он выдержал массу, превышающую его собственную в 10 000 раз. «Если провести аналогию, это всё равно что обычное желтое такси удержало бы на крыше четыре тысячи слонов!» — восклицает он.
Достижения Майлза были отмечены высшей наградой в 25 000 долларов на престижном конкурсе Thermo Fisher Scientific Junior Innovators Challenge 2025. Это соревнование, организуемое Обществом науки (Society for Science), является главным национальным состязанием в сфере STEM для школьников. Ву вошел в число 30 финалистов, которые боролись за победу в Вашингтоне, решая сложные командные инженерные задачи.
«Мы ведем поиск будущих интеллектуальных лидеров страны, — заявляет Майя Аджмера, руководитель Society for Science. — И Майлз по праву занял первое место».
Экспертное жюри было впечатлено тем, как личный интерес трансформировался в серьезный проект строительной инженерии. «Он смог превратить многолетнее увлечение в глубокое исследование, проверив десятки моделей для оценки их реального потенциала», — подчеркивает Аджмера.
Особо отмечались заслуги Майлза в командных испытаниях: он успешно внедрил принципы оригами при проектировании узлов роботизированного манипулятора, проявив креативность и лидерские качества в условиях жесткого лимита времени.
«Майлз выделился не только теоретическими знаниями, но и способностью адаптировать вековые традиции под современные инженерные нужды», — добавила глава организации.
Глаусио Х. Паулино, профессор Принстонского университета, изучающий программируемое поведение материалов через оригами, высоко оценил работу юноши. «Проект Майлза — это блестящее параметрическое исследование. Оно наглядно показывает, как манипуляции с геометрией ячеек и углами сгиба позволяют кратно увеличить прочность конструкции», — отмечает эксперт.
Тем не менее, Паулино подчеркивает, что путь от бумажной модели до реального здания требует решения сложнейших инженерных задач. Масштабирование проекта до уровня полноценного убежища подразумевает использование более толстых материалов и учет нелинейных изменений свойств структуры.
«Настоящие укрытия сталкиваются с разнонаправленными нагрузками и внешним давлением. Это потребует интеграции арочных систем и сложных соединительных узлов, что выходит за рамки простых лабораторных тестов на сжатие», — резюмирует профессор.
Майлз Ву осознает масштаб предстоящей работы. «Это только начало моего пути в науке. Я намерен и дальше исследовать синергию оригами и инженерных дисциплин», — утверждает он.
Его следующая цель — создание полноразмерного прототипа мобильного модуля, состоящего из одной изогнутой панели Миура-ори или системы соединенных блоков. Ву планирует провести серию расширенных испытаний, чтобы проверить устойчивость конструкции к сложным погодным условиям, прежде чем его изобретение начнет приносить реальную пользу людям.
