古代の折り紙の技術は、ロケット燃料用のより優れたタンクを作る道筋を提供する
アラン・ボイル著
より優れた燃料タンクを作れば、宇宙産業があなたのところにやって来るだろう。少なくとも、ワシントン州立大学の研究者たちは、古代の折り紙技術を駆使し、極低温にも耐えられる折りたたみ式燃料タンクを開発した。彼らはそう願っている。
ワシントン州立大学（WSU）のエネルギーのための水素特性研究所（HYPER Lab）の大学院生ケル・ウェストラ氏、工学教授ジェイク・リーチマン氏、そして同僚たちは、Cryogenics誌上で、この設計について発表しました。彼らの研究は、ロケット科学における長年の課題、すなわち液体水素のような超低温推進剤をより効率的に貯蔵・輸送する方法に取り組んでいます。
「人々は長い間、ロケット燃料用の袋を作ろうとしてきました」とリーチマン氏は本日のニュースリリースで述べた。「現在、宇宙で十分な期間燃料を貯蔵できないため、大規模で長期間の宇宙旅行は行いません。」
宇宙開発の初期段階において、エンジニアたちは液体水素の貯蔵と流通を管理するために、風船型のブラダーの開発に取り組みました。しかし、残念ながら、このようなブラダーは圧縮されると破損したり、漏れたりする傾向がありました。最も頑丈な設計でも、圧縮と解放を5サイクルしか耐えられませんでした。
現在のシステムでは金属板と表面張力を利用して燃料を管理していますが、研究者たちはさらに効率的なシステムを模索し続けています。
WSUの研究者たちが文献を調べたところ、折り紙（日本の紙を折る技術）を活用したベローズの開発に関する研究に出会った。この研究では、医療用ステントや宇宙飛行用の展開式ソーラーセイルへの応用が議論されていたが、ウェストラ氏らは、この設計をロケット燃料ブラダーに応用した。
「最善の解決策とは、すでに用意されていて、それを作業中のものに転用できるものである」とウェストラ氏は説明した。
薄いプラスチックシートを望みの形状に折り曲げる方法を理解するには、何度か試行錯誤し、YouTube動画の指導も受けた。ウェストラ氏はその技術を習得すると、折り紙の蛇腹を約77ケルビン（華氏マイナス320度）まで冷却した液体窒素の容器の中でテストした。
研究者たちは、折り紙の折り目によってプラスチック素材にかかる応力が分散され、破れにくくなることを期待していました。そして、その期待は実験によって裏付けられました。複雑に折り畳まれた膀胱は、極低温条件下で少なくとも100回圧縮されても、破損や液漏れは発生しませんでした。
「皆の足を引っ張っていた重要な問題を解決できたと考えています」とリーチマン氏は述べた。現在、研究者たちは液体水素を使った同様の実験の準備を進めている。液体水素はさらに低い温度、20ケルビン（華氏マイナス423度）で維持する必要がある。
ウェストラは、プロジェクト継続のためNASA大学院フェローシップを受賞しました。それだけではありません。この研究は、ワシントン州が支援する経済開発イニシアチブである航空宇宙技術イノベーション合同センター、そしてAmazon CEOジェフ・ベゾス氏の宇宙ベンチャー、ブルーオリジンからも資金提供を受けています。「ケルの成功は、優秀なWSUの学生が宇宙の現状を研究し、適切な時に適切な場所にいたことで、それを実現した完璧な例です」とリーチマン氏は述べています。
低温工学の研究「低温工学における順応性ポリマー折り紙ベローズ」の著者には、ウェストラ氏とリーチマン氏に加え、フランシス・ダン氏、ステイシア・クルサ氏、マシュー・ハント氏もいます。
