Illustration av Lindsay Gruetzmacher
I etapp 7 av Tour de France 2016 låg Adam Yates 10 sekunder före huvudgruppen med bara 1 000 meter kvar till mållinjen i världens mest prestigefyllda cykellopp. Just när han passerade under ett uppblåsbart valv som markerade loppets sista kilometer brakade helvetet loss.
En åskådare hade trasslat in sig i något – antingen strömsladden till luftkompressorn eller benen på själva byggnaden – vilket ledde till att hela bågvalvet snabbt tömdes på luft och rasade ner över Adam.
Även om han klarade sig undan kraschen med relativt lindriga skador belyser händelsen en uppenbar men högst verklig sårbarhet hos uppblåsbara byggnader: att de måste hållas uppblåsta.
Men vad händer om det inte går?
Det är den centrala frågan i en ny forskningsartikel som publicerades tidigare i år i tidskriften Nature. Artikeln beskriver hur man har hämtat inspiration från japansk origamikonst för att skapa uppblåsbara byggnader som håller formen även om lufttillförseln bryts.
Förutom avståndsmarkörerna i Tour de France är tillfälliga byggnader viktiga på många områden inom bygg- och ingenjörsbranschen. Från infällbara arenatak till nödbostäder vid katastrofer behöver världen arkitektur som är enkel att flytta och montera.
”Hur kan vi hålla dem uppe utan att det behövs ytterligare komponenter?” Den frågan ställer sig Katia Bertoldi, professor i tillämpad mekanik vid Harvard University och en av artikelförfattarna. ”Origami är en tänkbar plattform för att skapa former – att gå från en plan form till en 3D-form.”
Det finns ett enormt bibliotek av former som kan byggas med hjälp av origami. Men för att skapa denna typ av monteringsbara byggnader har Katia och hennes kollegor valt att fokusera på att använda triangulära och rektangulära ytor i sina designer. Med hjälp av lite grundläggande geometri har teamet skapat ett datorbibliotek över tänkbara uppblåsbara byggnader, till exempel kilar, polyederformade tält – och ja, bågvalv.
Alla de här formerna är vad forskarna kallar ”bistabila”, vilket innebär att de har en stabil plan form och en stabil uppblåst form som håller sig uppe även när lufttrycket avlägsnas. Därifrån gick teamet vidare till att skapa några av formerna i verkligheten för att bevisa att konceptet fungerade i större skala.
Hittills har de väckt flera av sina designer till liv med hjälp av korrugerad plast och tejp för en lufttät tätning. Särskilt imponerande är den två meter höga tältbyggnaden. Man kan lätt föreställa sig att ett tält som det här monteras efter en katastrof, som kortsiktigt boende för människor som har förlorat sina hem. Enligt Katia Bertoldi är detta definitivt en av de tillämpningar som teamet funderar på.
Men innan nästa grupp klimatflyktingar kan inhysas i en uppblåsbar kapsel säger forskarna att de först måste utföra viktig konstruktionsanalys. Hur stor belastning tål varje byggnad? Vad händer om det till exempel snöar? Eller om det blåser hårt?
För att göra det bygger Katia och hennes team nya datormodeller där de bör kunna simulera olika material och designformer och ta reda på hur stabil varje form verkligen är.
