Космическая стройка сегодня — это дорогая возня с готовыми деталями: каждую панель надо поднять с Земли, а потом собирать в невесомости, как конструктор в толстых перчатках. Инженеры из новой работы предлагают иной путь: не таскать и не печатать, а позволить жидкости самой вылепить конструкцию.
В невесомости исчезает сила тяжести, и на первый план выходит поверхностное натяжение — та самая сила, что стягивает каплю в шарик или натягивает мыльную плёнку на проволочном каркасе. Если задать плёнке границы — рамку или решётку, — жидкость сама распределится по ним, заняв форму с минимальной площадью поверхности. Такие поверхности называют минимальными: они похожи на изящные сёдла и арки, и именно они получаются у мыльного раствора на изогнутой проволоке.
Авторы разработали программу, которая рассчитывает нужную форму каркаса, чтобы жидкость растянулась в заданную ажурную структуру — например, вдохновлённую поверхностью Шварца, повторяющимся узором из плавных перемычек. Затем в земной лаборатории, где невесомость имитируют погружением в жидкость той же плотности (нейтральная плавучесть), они проверили, что плёнка действительно принимает расчётную форму и после застывания держит геометрию.
Такой подход сулит двойную выгоду: конструкция получается лёгкой, потому что материал распределяется ровно там, где нужно, без лишних стенок; и собирать её не надо — она рождается сразу цельной. Для орбитальных ферм, антенн или каркасов будущих станций это экономия и массы, и времени. Полётный эксперимент на Международной космической станции назначен на первый квартал 2027 года — там проверят, как метод работает в настоящей невесомости.
Минимальные поверхности встречаются и на Земле: например, плёнка между двумя кольцами образует катеноид — форму, похожую на песочные часы, которая минимизирует площадь при заданных границах.
Идея самособирающихся структур из жидкости перекликается с «жидкими» зданиями инопланетян в фильме «Прибытие» (2016), где формы рождаются из текучей среды.