从纸艺到太空探索：剪纸降落伞开启无人机配送和人道援助的未来 - 日本传统对科学的影响

在夜晚浏览时间线时，我看到了这样一个视频——

从无人机上，装满水的塑料瓶轻轻地掉落下来。
悬挂着的不是普通的布制降落伞，而是看起来像“圆形薄板”的东西。
当它接触到空气的瞬间，变形为花瓶状的蕾丝篮子，并且“笔直”地向下落去。

“诶，这到底是怎么回事？”“用剪纸艺术做降落伞？！”
在X和TikTok上，这样的惊讶混合的帖子开始逐渐走红。

这个神奇降落伞的真相是一种从日本剪纸艺术“Kirigami”中获得灵感的新设计。
由加拿大蒙特利尔理工学院（Polytechnique Montréal）的研究团队开发，并于2025年10月在科学杂志Nature上发表了论文，是一项刚刚出炉的热门研究。Science News Explores

不仅仅是“折纸”，而是通过剪切制作的Kirigami

通常大家熟知的是折纸，但这次的主角是“Kirigami”。
折纸只是“折叠”，而Kirigami是在折叠的纸上进行剪切，通过切割的图案制作出立体的形状。

研究团队使用的是金色的非常薄的塑料薄膜“麦拉（Mylar）”圆盘。
在这个圆盘上，从中心向外逐渐偏移地切入同心圆状的缝隙（切口）。Science News Explores

乍一看只是一个“满是洞的圆盘”，但当挂上重物并掉落时，它的真正价值立刻显现。
接触空气的圆盘，其缝隙部分立起，变形为细致的网状“花瓶型网”。
这种形状产生空气阻力（拖曳），减缓了货物的下落速度。Science News Explores

“无论怎么投掷都能直落”的奇妙稳定性

进行实验的机械工程师大卫·梅兰松表示，
“无论以何种方向投掷，它都会自动调整姿态，笔直地向下落去。”Science News Explores

普通的布制降落伞由于展开方式和风的影响，会左右大幅飘动地落下。
对于人背负的降落伞来说，这种“横向漂移”反而可能增加安全性，
但在“希望将物资投放到指定地点”的场合，这种漂移会成为一个大问题。

Kirigami降落伞由于从平坦的圆盘“伸展”成立体形状，
使得重物与降落伞的中心轴容易对齐，空气流动也容易对称。
因此，即使在投掷时有些倾斜，空气阻力也会自动修正姿态，
结果是“几乎直下”地以弹道导弹般的轨迹落下。Science News Explores

将1公斤的塑料瓶从60米高空投下

实际效果如何呢？
研究团队将直径50厘米的Kirigami降落伞悬挂1公斤的水瓶，
从60米高的无人机上进行投下测试。Science News Explores

结果是——

• 无降落伞：终端速度约34 m/s（时速约122 km）

• 有Kirigami降落伞：最高速度约14 m/s（时速约50 km）

由于空气阻力，下降速度减少了一半以上。

仅从数字来看似乎仍然很快，但作为货物用已经足够实用，
如果与地面上的缓冲材料结合使用，有可能安全地运送食品和药品。

满是洞却能成为降落伞？——关于拖曳

“开了那么多洞，反而会掉得更快吧？”
这是在SNS上常见的疑问。

实际上，Kirigami降落伞的空气阻力比同尺寸的布制降落伞小，
为了安全地投放相同重量的物体，需要更“巨大”的伞。Science News Explores

即便如此，研究团队仍然采用了满是洞的设计，

• 因为其高稳定性（不易晃动，不易旋转）

• 制造简单（无需缝制或复杂折叠）

这些都是它的优点。

下落物体从空气中受到的拖曳，大致来说是

拖曳 ≒ 形状 × 速度² × 空气密度

决定的。

由于有洞，拖曳会减少，但通过增大形状可以抵消这一点——
这是一种权衡。

此外，若要用同样的机制安全地降落“人”，
则需要“大约两个足球场并排”的巨大降落伞。Science News Explores
显然这不太现实，因此用途主要考虑为“货物专用”。

可能成为廉价环保降落伞的理由

另一个优势是“具有成为廉价环保产品的潜力”。

传统的布制降落伞需要
・耐用的布料
・长绳
・复杂的缝合
・为了顺利展开的折叠
这些过程不可或缺，制造和使用都需要一定的成本。

另一方面，Kirigami降落伞

• 只需在一张薄片上用激光切割出图案

• 材料除了麦拉，还可以是纸、纸板、廉价塑料

• 即使是一次性使用，纸或纸板也易于回收或生物降解

这些都是其特点。

目前，激光切割机价格昂贵，制作一张也需要时间，但
如果未来量产工艺得以确立，
“从百元店的画用纸大量生产人道援助用降落伞”的日子可能会到来。

也用于太空探测？旋转下降的版本

研究团队不仅考虑“仅直下落”的模式，
还研究了在下降过程中像枫树种子一样旋转的设计。Science News Explores

如果在旋转下降的降落伞上安装摄像头，
在穿过行星或卫星大气时，可以一边旋转一边拍摄周围环境。
火星、拥有浓厚大气的金星和土卫六等，“希望在下降中进行观测的天体”有很多。

“剪纸艺术 × 太空探测”，这是一种充满浪漫的组合。

SNS上的反应（※图像摘要）

※以下并非直接引用实际帖子，而是
　在SNS上常见的典型反应的总结“氛围”。

1. 教育・自由研究群体

• “小学生的自由研究用这个肯定能赢。只需剪A4透明文件夹就能做到。”

• “虽然不擅长物理，但这个视频让我瞬间理解了‘空气阻力’。”

• “理科老师，绝对要把这个实验列入下次课的必做清单。”

Kirigami这一贴近生活的主题，与“为什么会直下落？”这种朴素的疑问相得益彰。
作为连接图工・美术与理科的“STEAM教材”似乎很有潜力，许多人都这样认为。

2. 防灾・物流群体

• “如果无人机配送采用这个，着地点的误差会大幅减少。”

• “如果能用于山地救援或孤立村落的物资投放，那就太好了。”

• “但如果大量一次性使用，会成为垃圾问题。材料绝对要用生物系的。”

这里围绕“廉价且高精度的投放手段”展开了热烈的讨论。
尤其是灾害时的援助物资和医疗物资“精准投放”的可能性备受关注。

另一方面，“能承受多大的风力”、“在复杂地形中是否真的能落在目标地点”等
从现场视角出发的严厉质疑也不断出现，人们也意识到实现的难度。

3. 宇宙・科学爱好者群体

• “这个直接用于火星探测不就行了吗？”

• “感觉像是