Cum gecoșii pot îmbunătăți călătoriile în spațiu

Când cursa spațială din perioada Războiului Rece a început în anii 1950, nimeni nu s-a gândit cu adevărat la problema de gunoi viitoare. Însă acum există mai mult de 21.000 de bucăți de resturi orbitale pe orbita Pământului, inclusiv un grup în creștere pe orbita geosincronă, unde se află o mulțime de sateliți valoroși, precum și în apropierea Stației Spațiale Internaționale în orbita Pământului scăzut.

În 2009, a avut loc o coliziune accidentală care a scos un satelit de comunicații, iar situația se înrăutățește doar. Există chiar și un Comitet de coordonare a deșeurilor spațiale inter-agenție, cu participarea activă a mai multor programe spațiale ale națiunilor, inclusiv SUA, India, Germania, Rusia, Coreea și China.

Dr. Aaron Parness, liderul grupului de robotică la Laboratorul de Propulsie Jet de la NASA, are o soluție. Echipa sa a construit un sistem de ancorare care curăță corpurile de rachetă aruncate și sateliții care nu funcționează. Partea interesantă? Este modelat pe un gecko (da, animalul cu picioarele lipicioase).

Parness a început această cercetare când a ajuns la Stanford pentru școala absolvită. "Inițial ne gândeam la roboți cu alpinism, așa că eram interesat să le ofer mobilitate mai avansată", a spus Parness pentru PCMag. "Atunci am apelat la lumea naturală pentru inspirație. Geckos sunt cei mai buni alpinisti din lume; își pot atârna întreaga greutate corporală de la un picior. Și modul în care sunt capabili să facă acest lucru este folosind această microorganică uimitoare care este pe picioarele lor: o mulțime de fire mici de păr."

"Așa că am început să fac cercetări pentru crearea versiunilor sintetice ale acestor fire de păr și să le aplic roboților noștri pentru a permite escalada verticală", a continuat el. "Când am ajuns la JPL, am început să mă gândesc la microgravitate gravitație zero, care este mult mai mult o problemă de urcare decât o problemă de mers. Dacă nu te agăți de suprafață cădeți, vă plutește în spațiul exterior."

Aceste fire sintetice, sau „tulpini”, sunt o versiune simplificată a celor de pe piciorul unui gecko din viața reală; în formă de pană cu o șapcă înclinată, în formă de ciupercă (ilustrată mai sus). Atunci când placa de prindere atinge ușor o parte dintr-un obiect, doar vârfurile firelor de păr fac contact cu suprafața respectivă. Lipirea se activează și se oprește, în funcție de direcția firelor de păr în același timp.

Adezivitatea temporară este explicată de Forțele Van der Waals (numit pentru fizicianul premiului Nobel Johannes Diderik van der Waals), unde electronii care orbitează nucleii de atomi nu sunt distanțați uniform, creând o ușoară încărcare electrică și generând forța. Se aplică forță, crescând aria de contact între „tulpini” și suprafață, asigurând o aderență mai mare. Când forța este relaxată, „tulpinile” se pun înapoi într-o poziție verticală, iar lipicioasa este oprită.

Griperul va fi cel mai util atunci când este atașat la unități robot ca efectori finali (mâini) pentru a participa la echipele de colaborare umană / robot în spațiu.

„Astronauții au foarte multe constrângeri în mediul în care lucrează”, a explicat Parness. "Au, de exemplu, mănuși sub presiune, astfel încât abilitatea lor nu este ceea ce ar putea fi. Așadar, primirea roboților care să-i ajute să fie eficienți este primordială. Tehnologia noastră de prindere ar putea fi folosită de un robot care se deplasează pe partea exterioară a Stației Spațiale Internaționale să facă inspecții de rutină, sarcini de curățare, verificarea echipamentelor, astfel încât omul nu trebuie să se potrivească și să plece acolo până când robotul nu găsește o problemă gravă."

Totul funcționează frumos în greutate zero. Griptoarele au fost testate cu succes la JPL pe peste 30 de materiale obișnuite folosite la navele spațiale și au fost, de asemenea, testate în interiorul unei camere de vid termic la temperaturi de minimum 76 de grade Fahrenheit pentru a simula condițiile de spațiu. De asemenea, au urcat într-un zbor de testare prin Programul Oportunități de zbor al Direcției Misiunii Tehnologiei Spațiale a NASA.

"Am testat în avionul de microgravitate al NASA și nimeni nu a aruncat, ceea ce a fost o ușurare, pentru că are reputația de a da oamenilor boală în mișcare", a spus Parness. "Am demonstrat prizele în mai multe scenarii de misiune, cum ar fi colectarea resturilor și pe un robot care inspectează un satelit pentru întreținere. Am avut un cub plutitor care era de 10 kg cu diferite suprafețe texturate utilizate în mod obișnuit pe navele spațiale și am putut să-l prindem, să-l manipulăm, și eliberați-l la fel cum puteți apuca o bucată de resturi, trageți-o în jos și eliberați-o pentru a arde la intrarea în atmosfera Pământului. Cea mai grea parte a fost aceea de a obține resturile plutitoare și operatorul să fie în același loc în același timp, în acest caz, un robot este mai bun decât un om ".

Verificați-le în acțiune în videoclipul de mai jos.