Rencontrez Bille, le nom donné au premier tétraèdre monostable du monde – un objet à quatre faces qui atterrira toujours du même côté, quelle que soit sa position de départ. Cet exploit de géométrie et d'ingénierie résout un mystère mathématique de près de 60 ans et pourrait aider à concevoir des vaisseaux spatiaux autonomes pour les futures missions lunaires ou planétaires.
En 1966, l'éminent mathématicien britannique John Horton Conway et son partenaire, Richard Guy, se sont demandé s'il était possible de construire un tétraèdre en matière uniforme avec une distribution de poids uniforme qui se retournerait toujours de son côté stable.
Ils pensaient qu'un tétraèdre monostable inégalement équilibré était possible, bien qu'ils ne puissent jamais le prouver.
Le mystère n'est donc pas résolu jusqu'à ce que le professeur Gábor Domokos à l'Université de technologie et d'économie de Budapest (BME) et l'étudiant en architecture Gergő Almádi aient commencé à travailler sur le problème il y a trois ans.
Mystère résolu
En utilisant des modèles informatiques puissants, ils ont développé un cadre théorique. Ils ont réalisé qu'un tétraèdre monostable capable de toujours atterrir sur son visage stable sur une surface plane devrait être principalement creux. Et un côté devrait être des milliers de fois plus dense que les autres.
En travaillant avec une société hongroise d'ingénierie de précision, ils ont créé le premier modèle physique au monde d'un tétraèdre monostable – un squelette de tubes en fibre de carbone légers avec un côté fabriqué à partir d'un alliage de tungstène à haute densité.
La structure mesure 50 centimètres du côté le plus long et pèse 120 grammes. Il a été dévoilé à BME, tandis que les détails de la découverte ont été récemment publiés sur le arxiv serveur de préimprimée. Le modèle a été surnommé Bille, après le mot hongrois Billen, signifiant «pour donner». Quel que soit le visage (A, B, C ou D), vous commencez, il s'installera toujours sur le visage D.
Amélioration de la conception de l'atterrisseur lunaire
Une application possible de cette recherche consiste à améliorer la conception des landes lunaires afin qu'ils puissent se redresser après être tombés. Ce problème récurrent a apporté plusieurs missions à une fin prématurée, comme la mission Lunar IM-2 plus tôt cette année, lorsque le vaisseau spatial d'Athéna non lié est tombé de son côté dans un cratère.
Domokus et Almádi espèrent que leur travail pourra aider. « Bien qu'il ne soit pas possible de concevoir des objets qui peuvent être passivement autonomes sur n'importe quel terrain, la conception de la droite de soi sur un support horizontal peut être possible et nous espérons que pour ces conceptions, notre étude pourrait offrir des informations. »
Au-delà de l'espace, la recherche pourrait également éclairer la conception d'autres objets autonomes, tels que les robots à pattes qui naviguent sur un terrain difficile.
Écrit pour vous par notre auteur Paul Arnold, édité par Gaby Clark, et vérifié et révisé par Robert Egan – cet article est le résultat d'un travail humain minutieux. Nous comptons sur des lecteurs comme vous pour garder le journalisme scientifique indépendant en vie. Si ce rapport vous importe, veuillez considérer un don (surtout mensuel). Vous obtiendrez un sans publicité compte comme un remerciement.
