Von Papierkunst zu Weltraumforschung: Wie Kirigami-Fallschirme die Zukunft der Drohnenlieferung und humanitären Hilfe gestalten - Der Einfluss japanischer Tradition auf die Wissenschaft

Als ich die Timeline in der Nacht durchstöberte, stieß ich auf dieses Video――

Eine Wasserflasche fällt sanft von einer Drohne.
Anstelle eines normalen Stofffallschirms hängt etwas, das wie eine "runde, dünne Scheibe" aussieht.
Sobald es Luft aufnimmt, verwandelt es sich in ein vasenartiges, spitzenartiges Korbgeflecht und fällt "gerade" nach unten.

„Wie funktioniert das? Ein Fallschirm aus Papierschnittkunst?!“
Auf X und TikTok beginnen solche erstaunten Posts allmählich viral zu gehen.

Das Geheimnis dieses mysteriösen Fallschirms ist ein neues Design, inspiriert von der japanischen Papierschnittkunst „Kirigami“.
Ein Forschungsteam der Polytechnique Montréal in Kanada hat es entwickelt, und im Oktober 2025 wurde eine Studie in der wissenschaftlichen Zeitschrift Nature veröffentlicht.Science News Explores

Kirigami: Nicht nur falten, sondern auch schneiden

Allgemein bekannt ist Origami, aber diesmal steht „Kirigami“ im Mittelpunkt.
Während Origami nur durch Falten entsteht, wird beim Kirigami das gefaltete Papier mit einer Schere geschnitten, um durch Schnittmuster dreidimensionale Formen zu schaffen.

Das Forschungsteam verwendete eine sehr dünne goldfarbene Plastikfolie namens „Mylar“.
In diese Scheibe werden konzentrische Schlitze von der Mitte nach außen versetzt eingeschnitten.Science News Explores

Auf den ersten Blick sieht es aus wie eine „scheibenförmige Platte mit Löchern“, aber wenn man ein Gewicht daran hängt und es fallen lässt, zeigt es sofort seine wahre Stärke.
Die Luft hebt die Schlitze an, und sie verwandeln sich in ein feines gitterartiges „Vasen-Netz“.
Diese Form erzeugt Luftwiderstand (Drag), der die Fallgeschwindigkeit der Fracht reduziert.Science News Explores

„Egal wie man es wirft, es fällt direkt nach unten“ – eine erstaunliche Stabilität

Der Maschinenbauingenieur David Melanson, der das Experiment durchführte,
sagt: „Egal in welcher Richtung man es wirft, es richtet sich automatisch aus und fällt direkt nach unten.“Science News Explores

Normale Stofffallschirme werden durch ihre Öffnung und den Wind stark seitlich abgelenkt.
Bei Fallschirmen, die von Menschen getragen werden, kann diese „Seitwärtsbewegung“ sogar zur Sicherheit beitragen,
aber in Situationen, in denen man Fracht an einem bestimmten Ort abwerfen möchte, wird das Schwanken zu einem großen Problem.

Der Kirigami-Fallschirm bildet aus einer flachen Scheibe eine dreidimensionale Form,
wodurch die Achse des Gewichts und des Fallschirms leicht übereinstimmt und der Luftstrom symmetrisch bleibt.
Daher korrigiert der Luftwiderstand die Haltung automatisch, auch wenn er beim Werfen leicht geneigt ist,
und als Ergebnis fällt er „fast direkt nach unten“ wie eine ballistische Rakete.Science News Explores

Eine 1-Kilogramm-Wasserflasche aus 60 Metern Höhe

Wie effektiv ist es wirklich?
Das Forschungsteam führte einen Test durch, bei dem sie eine 1-Kilogramm-Wasserflasche an einem 50 cm großen Kirigami-Fallschirm befestigten
und sie aus einer 60 Meter hohen Drohne fallen ließen.Science News Explores

Das Ergebnis――

• Ohne Fallschirm: Endgeschwindigkeit etwa 34 m/s (ca. 122 km/h)

• Mit Kirigami-Fallschirm: Höchstgeschwindigkeit etwa 14 m/s (ca. 50 km/h)

Dank des Luftwiderstands ist die Fallgeschwindigkeit weniger als die Hälfte.

Obwohl die Zahlen immer noch schnell erscheinen, ist es für Frachtzwecke auf einem praktikablen Niveau,
und in Kombination mit Polstermaterialien auf dem Boden könnten Lebensmittel und Medikamente sicher geliefert werden.

Ein Fallschirm voller Löcher? – Über den Luftwiderstand

„Mit so vielen Löchern müsste es doch schneller fallen, oder?“
Diese Frage sieht man oft in sozialen Netzwerken.

Tatsächlich hat der Kirigami-Fallschirm weniger Luftwiderstand als ein Stofffallschirm gleicher Größe,
und um das gleiche Gewicht sicher fallen zu lassen, wäre ein „größerer“ Schirm erforderlich.Science News Explores

Dennoch hat das Forschungsteam bewusst ein Design mit vielen Löchern gewählt,

• weil es sehr stabil ist(wenig Schwanken, wenig Rotation)

• und einfach herzustellen ist(keine Näharbeiten oder kompliziertes Falten erforderlich)

Diese Vorteile sind entscheidend.

Der Luftwiderstand, den ein fallendes Objekt von der Luft erfährt, wird grob gesagt

Luftwiderstand ≒ Form × Geschwindigkeit² × Luftdichte

bestimmt.

Durch die Löcher wird der Luftwiderstand verringert, aber durch eine größere Form kann dies ausgeglichen werden –
dies ist der Kompromiss, auf dem das Design basiert.

Um einen „Menschen“ mit demselben Prinzip sicher zu landen,
wäre ein riesiger Fallschirm von der Größe „zweier nebeneinander liegender Fußballfelder“ erforderlich.Science News Explores
Das ist natürlich nicht realistisch, daher wird der Fallschirm ausschließlich für „Fracht“ in Betracht gezogen.

Warum es ein kostengünstiger und umweltfreundlicher Fallschirm werden könnte

Ein weiterer Vorteil ist das „Potenzial, kostengünstig und umweltfreundlich zu sein“.

Traditionelle Stofffallschirme erfordern
- strapazierfähige Stoffe
- lange Seile
- komplexe Näharbeiten
- sorgfältiges Falten für eine saubere Öffnung
und sind daher in Herstellung und Betrieb relativ kostspielig.

Auf der anderen Seite erfordert der Kirigami-Fallschirm

• nur das Schneiden eines Musters mit einem Laser in ein Blatt

• und kann aus Mylar, Papier, Karton oder günstigem Kunststoff hergestellt werden

• und ist bei Einweggebrauch leicht recycelbar oder biologisch abbaubar, wenn Papier oder Karton verwendet wird

Diese Eigenschaften machen es attraktiv.

Derzeit gibt es noch Herausforderungen, da Laserschneider teuer sind und die Herstellung eines einzelnen Fallschirms zeitaufwendig ist,
aber wenn in Zukunft ein Massenproduktionsprozess etabliert wird,
könnte es möglich sein, „Fallschirme für humanitäre Hilfe aus Bastelpapier in Massen zu produzieren“.

Auch für die Weltraumforschung? Eine Version, die sich drehend fällt

Das Forschungsteam untersucht nicht nur Muster, die „nur direkt nach unten fallen“,
sondern auch Designs, die sich während des Falls wie Ahornsamen drehen.Science News Explores

Wenn man eine Kamera an einem drehenden Fallschirm anbringt,
kann man beim Durchqueren der Atmosphäre eines Planeten oder Satelliten die Umgebung rundum aufnehmen.
Es gibt viele Himmelskörper wie den Mars, die Venus oder Titan mit dichter Atmosphäre, die man beim Fallen beobachten möchte.

„Papierschnittkunst × Weltraumforschung“ – eine Kombination voller Romantik.

Reaktionen auf sozialen Netzwerken (Zusammenfassung)

※ Die folgenden Reaktionen sind keine direkten Zitate, sondern typische Reaktionen, die auf sozialen Netzwerken zu sehen sind.
　

1. Bildungs- und Forschungs-Community

• „Das wäre der Gewinner für das Grundschulprojekt. Man könnte es einfach aus einer A4-Klarsichtfolie machen.“

• „Ich war schlecht in Physik, aber dieses Video erklärt den ‚Luftwiderstand‘ sofort.“

• „Ich habe es auf die Liste der Experimente gesetzt, die der Naturwissenschaftslehrer im nächsten Unterricht unbedingt machen sollte.“

Das vertraute Thema Kirigami und die einfache Frage „Warum fällt es direkt nach unten?“ passen perfekt zusammen.
Viele Stimmen sehen es als „STEAM-Material“, das Kunst und Wissenschaft verbindet.

2. Katastrophenhilfe- und Logistik-Community

• „Wenn Drohnenlieferungen das übernehmen, könnte der Fehler bei der Landung erheblich reduziert werden.“

• „Es wäre großartig, wenn es bei Bergrettungen oder zur Versorgung isolierter Dörfer eingesetzt werden könnte.“

• „Aber wenn es massenhaft weggeworfen wird, könnte es ein Müllproblem geben. Das Material sollte unbedingt biologisch abbaubar sein.“

Hier wird aus praktischer Sicht über „kostengünstige und präzise Abwurfmethoden“ diskutiert.
Besonders die Möglichkeit, Hilfsgüter oder medizinische Versorgung „punktgenau zu liefern“, zieht Aufmerksamkeit auf sich.

Gleichzeitig gibt es kritische Fragen aus der Praxis, wie „Wie viel Wind kann es aushalten?“ oder „Kann es wirklich an komplexen Orten genau landen?“,
die die Herausforderungen bei der Umsetzung verdeutlichen.

3. Weltraum- und Wissenschafts-Fan-Community