来认识一下“Bille”,这是全球首个单稳态四面体,无论起始位置怎样,它最终都会落在同一侧。这一几何与工程学突破,解决了近60年的数学谜团,还可能为未来月球或行星任务的自扶正航天器设计提供助力。

1966年,英国数学家约翰·霍顿·康威和搭档理查德·盖伊提出设想,能否构建一个由均匀材料制成、重量分布均匀且总会翻转到稳定一侧的四面体,虽坚信其存在却无法证实。直到三年前,布达佩斯技术与经济大学教授Gábor Domokos和建筑系学生Gergő Almádi开始研究此问题,谜团才得以解开。他们借助强大计算机模型构建理论框架,发现能始终以稳定面着陆的单稳态四面体基本需空心,且一面密度要比其他面高出数千倍。
随后,他们与匈牙利精密工程公司合作,打造出首个单稳态四面体物理模型。该模型由轻质碳纤维管制成骨架,一侧用高密度碳化钨合金制成,最长边长50厘米,重120克,在BME大会亮相,相关细节发表在arXiv预印本服务器上,被昵称为“Bille”。无论从哪一面开始,它最终都会落在D面。
这项研究在改进月球着陆器设计方面有潜在应用。此前,月球着陆器翻滚后无法自行扶正的问题,已导致多个任务提前结束,如今年IM-2月球任务中“雅典娜”号航天器侧翻坠入陨石坑。Domokus和Almádi希望研究能为这类设计提供参考,除太空领域,还可为腿式机器人等自扶正物体设计提供思路。
更多信息: Gergő Almádi 等人,构建单稳态四面体,arXiv (2025)。期刊信息: arXiv













