加拿大蒙特利爾理工科大學機械工程學系研究團隊，近日於頂尖科學期刊《Nature》發表研究，展示一款受日本傳統 剪紙 (紙張摺疊與切割藝術) 啟發的新型降落傘設計。這款降落傘最大特點是能垂直降落至目標位置，避免傳統降落傘常見的橫向漂移問題，應用範圍涵蓋人道救援物資投放、遠程地區貨物配送以至太空探索任務。
傳統降落傘漂移問題困擾救援任務
傳統半球形降落傘降落時需以傾斜角度滑翔，以穩定氣流並避免傘篷因亂流而塌陷。然而這個特性導致降落傘經常漂離預定目標數百米，在人道救援行動中造成嚴重問題。部分救援組織甚至選擇不使用降落傘直接投放物資，接受部分包裝破損以吸收衝擊。
研究團隊負責人 Frédérick Gosselin 教授在美國一次學術會議上看到研究人員展示如何用特定 剪紙 圖案 (稱為「閉環」圖案) 切割塑膠片，令其產生新的機械特性。他與法國巴黎綜合理工學院教授 Sophie Ramananarivo 討論後，開始思考這種圖案能否用於製造降落傘。其後專門研究 折り紙 及 剪紙 摺疊結構的專家 David Mélançon 加入蒙特利爾理工科大學，令這個構思正式成為研究項目。
雷射切割創造可變形結構
研究團隊使用雷射切割機在薄塑膠片上切出精密圖案，製成直徑約 20 厘米的圓形降落傘。當中央懸掛重物自由落體時，切縫會伸展開啟，令平面圓盤重新組合成三維倒鐘形結構，形成互相連接的樑狀網絡。這個倒鐘形狀會將切縫拉開，迫使空氣通過眾多小孔，令氣流保持有序而不會產生大型混亂渦流，最終實現可預測的垂直降落軌跡。
碩士研究生 Danick Lamoureux 負責調整切割圖案以增加空氣阻力，經過大量測試後成功製造出能即時穩定的降落傘。Mélançon 回憶當 Lamoureux 首次展示成果時說：「降落傘在釋放後立即穩定並緩緩降落，這與傳統降落傘完全不同，那一刻我知道我們發現了重要東西」。
團隊其後進行更嚴格測試，包括在實驗室、風洞及戶外環境中實驗。在電腦工程及軟件工程學系教授 Giovanni Beltrame 帶領的團隊協助下，研究人員使用無人機將降落傘提升至 60 米高空投放，成功驗證其性能。
製造成本低適合大規模人道救援
這款降落傘另一重要優勢是製造成本極低，只需要紙張或塑膠片以及雷射切割機或沖壓機，完全不需要縫紉工序。Mélançon 指出傳統降落傘需要多條懸吊線連接載荷，容易纏結，而 剪紙 降落傘只需單一懸吊線，部署過程更有序。降落傘亦無需特殊摺疊方式，可以任何狀態釋放並保持穩定垂直降落。
Mélançon 認為這些特性令降落傘特別適合人道救援物資投放。在 2025 年貨運無人機市場快速發展的背景下，Zipline 的 P2 系統已在全球完成超過 1,400,000 次配送，主要服務醫療及電商領域，而 DJI 亦推出 FlyCart 30 及 FlyCart 100 等貨運無人機。新型降落傘精準降落特性，配合無人機技術發展，可望解決遠程地區配送及緊急救援的難題。
未來可編程不同降落模式
研究團隊下一步將探索為降落傘增添新特性，由研究生 Jérémi Fillion 負責。Mélançon 表示：「透過改變切割圖案，我們可以讓降落傘旋轉降落，或在降落前橫向滑翔」。團隊亦研究如何讓降落傘根據載荷重量自動分類，例如載水的降落傘向一側移動，而載輕物的降落傘向另一側移動，令貨物在釋放後即時分類。
Mélançon 指出這項技術亦可能應用於太空探索任務。歐洲太空總署 ExoMars 計劃在 2025 年 6 月成功測試有史以來最複雜的火星降落傘系統，使用兩個大型降落傘配合逆向火箭推進系統，在 6 分鐘內將速度從每小時 21,000 公里減至安全著陸。新型 剪紙 降落傘的可編程特性及低成本優勢，或能為未來火星及其他星球探索任務提供新選擇。
