Des ingénieurs de Polytechnique créent un parachute économique inspiré du kirigami

MONTREAL — Des chercheurs de Polytechnique Montréal ont créé un concept de parachute inspiré de l'art japonais du kirigami. Les ingénieurs espèrent pouvoir utiliser ce parachute dans de nombreux domaines, des parachutages humanitaires à l'exploration scientifique.

Ce projet innovant, qui a valu aux chercheurs un article dans la revue scientifique «Nature» paru cette semaine, démontre les nouvelles possibilités offertes par cet art traditionnel, s'est enthousiasmé Frédérick Gosselin, qui a dirigé les travaux avec son collègue David Mélançon.

Le kirigami est un art japonais qui consiste à plier et découper du papier pour réaliser des créations tridimensionnelles.

«C'est assez bluffant», a déclaré M. Gosselin, professeur de génie mécanique à Polytechnique et l'un des auteurs de l'étude, qui assure de la simplicité du concept. «C'est comme faire des flocons de neige à Noël. On plie notre papier, on découpe notre motif, on l'ouvre, puis on obtient un motif. La nouveauté de notre travail, c'était de démontrer de nouvelles possibilités avec des idées qui nous paraissaient un peu plus anciennes, un peu artistiques, esthétiques.»

Le prototype développé par les ingénieurs de Polytechnique est une feuille de matériau plate, découpée selon un motif qui se déploie en parachute lorsqu'elle tombe au sol.

«Le parachute en tant que tel, il ne coûte pas grand-chose. C'est une feuille de plastique, une feuille de papier, un papier cartonné», précise M. Gosselin. «Selon l'application, on pourrait avoir besoin de quelque chose de biodégradable, par exemple, pour ne pas laisser des déchets partout. Ce serait possible de le faire tant qu'on a un matériau qu'on peut mettre en feuilles et qui se découpe.»

Cependant, le prototype actuel est découpé au laser, ce qui coûte des dizaines de milliers de dollars, et la production de chaque parachute prend environ 25 minutes. La taille du parachute est limitée par les dimensions de la machine laser (60 cm sur 90 cm).

Lors d'une démonstration à Polytechnique cette semaine, Gosselin a utilisé un carton bristol acheté dans un magasin à un dollar.

Un défi majeur consistait à déterminer lequel des innombrables motifs de découpe possibles serait efficace, explique Gosselin. Ils ont ainsi créé, explique-t-il, un parachute exceptionnellement stable qui tombe au sol en ligne droite avec une faible dérive.

«Ces types de parachutes pourraient limiter les pertes de matériaux lors du largage et diminuer les coûts et la complexité de fabrication», écrivent les chercheurs dans l'article.

Le comportement du parachute ne change pas avec sa taille, ce qui suggère qu'il pourrait être agrandi, ajoute Frédérick Gosselin.

L'ingénieur estime que les parachutes pourraient être utilisés à de multiples fins, allant de la livraison par drone aux largages humanitaires, voire au transport de capteurs pendant les ouragans, capables de mesurer les propriétés d'une tempête à différentes altitudes.

Il estime que ces parachutes pourraient être fabriqués à très bas prix pour ce type d'applications. «On pourrait, si on veut les faire à grande échelle, avoir un emporte-pièce où là on peut venir faire les parachutes à très haute cadence pour très peu cher», explique-t-il.

Le projet a nécessité deux ans de mise au point et a fait l'objet du mémoire de maîtrise de Danick Lamoureux, qui a remporté le prix du meilleur mémoire de maîtrise de Polytechnique en 2024. Une subvention fédérale du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada a permis à M. Lamoureux de se rendre à l'École polytechnique de Paris pour tester des modèles de parachutes.

Frédérick Gosselin affirme que son plan est de poursuivre la recherche de meilleurs modèles de kirigami afin d'optimiser la fonctionnalité des parachutes, notamment pour améliorer leur descente, les faire pivoter et permettre à une caméra de balayer l'environnement.

D'autres obstacles logistiques concernent leur fabrication en grande quantité et à grande échelle.

Les ingénieurs précisent qu'ils en sont encore au stade de la recherche fondamentale. M. Gosselin ajoute: «on a encore toutes sortes d'idées aussi pour l'optimiser et le rendre encore plus performant.»

Si l'espace constitue un objectif potentiel à long terme, les défis restent importants, a-t-il souligné.

Un parachute pour Mars, par exemple, devrait fonctionner dans une atmosphère dont la densité est seulement d'environ 1 % inférieure à celle de la Terre et à des vitesses supersoniques, un environnement totalement différent de celui dans lequel le parachute a été testé jusqu'à présent.

Sidhartha Banerjee, La Presse Canadienne