Kako gekoni mogu poboljšati putovanje u svemir

Kada je 1950-ih svemirska utrka iz vremena hladnog rata započela, nitko nije razmišljao o budućem problemu smeća. Ali sada se u Zemljinoj orbiti nalazi više od 21 000 komada orbitalnih krhotina, uključujući sve veći grozd u geosinhronoj orbiti gdje se nalazi puno vrijednih satelita, kao i u blizini Međunarodne svemirske stanice u orbiti niske Zemlje.

2009. godine došlo je do slučajnog sudara koji je izvadio komunikacijski satelit i situacija se samo pogoršava. Postoji čak i Međuresorski odbor za koordinaciju svemirskog krhotina, koji aktivno sudjeluje iz mnogih svemirskih programa država, uključujući SAD, Indiju, Njemačku, Rusiju, Koreju i Kinu.

Dr. Aaron Parness, vođa grupe robotike u NASA-inom laboratoriju za mlazni pogon, ima rješenje. Njegov tim izgradio je sustav za sidrenje koji čisti odbačena tijela rakete i neoperativne satelite. Zanimljiv dio? Po uzoru na gekona (da, životinja sa ljepljivim nogama).

Parness je započeo ovo istraživanje kad je stigao u Stanford na diplomski fakultet. "Prvobitno smo razmišljali o robotima koji se penju na zid, pa me zanimalo kako im pružiti napredniju pokretljivost", rekla je Parness za PCMag. "Tada sam se za inspiraciju okrenuo prirodnom svijetu. Gekosi su najbolji svjetski penjači; cijelu tjelesnu težinu mogu objesiti s noga na nožni prst. A način na koji to mogu učiniti je pomoću ove nevjerojatne mikrostrukture koja im je na nogama: puno sitnih vlasi."

"Tako sam počeo istraživati ​​stvaranje sintetičkih verzija ovih dlačica i primjenjivao ih na naše robote kako bi omogućio vertikalno penjanje", nastavio je. "Kad sam stigao na JPL, počeo sam razmišljati o nulti gravitaciji mikrogravitacije, što je mnogo veći problem penjanja nego problema hoda. Ako ne visite na površini, padnete - odletite u svemir."

Ove sintetičke dlake, ili "stabljike", pojednostavljena su verzija onih na stvarnom gekonskom stopalu; klinastog oblika s nagnutom kapom u obliku gljive (na slici gore). Kad zahvatna pločica lagano dotakne dio predmeta, samo vrhovi dlaka stupaju u kontakt s tom površinom. Ljepljivost se uključuje i isključuje, ovisno o smjeru vlasi u bilo kojem trenutku.

Privremenu adhezivnost objašnjavaju Van der Waals-ove sile (nazvane po Nobelovom nagrađivanom fizičaru Johannesu Dideriku van der Waalsu), gdje elektroni u orbiti oko jezgara atoma nisu ravnomjerno raspoređeni, stvarajući mali električni naboj i generišući silu. Primjenjuje se sila, povećavajući područje kontakta između "stabljike" i površine, pružajući veće prianjanje. Kad se sila opušta, "stabljike" se vraćaju u uspravan položaj, a ljepljivost se isključuje.

Hvataljka će biti najkorisnija kada se pričvrsti na jedinice robota kao krajnji efektori (ruke) za sudjelovanje u timovima za suradnju ljudi / robota u svemiru.

"Astronauti imaju puno ograničenja u okruženju u kojem rade", objasnila je Parness. "Na primjer, imaju rukavice pod pritiskom, pa njihova spretnost nije ono što bi mogla biti. Dakle, najvažnije je dobivanje robota koji će im pomoći da budu učinkovitiji. Našu tehnologiju hvatanja mogao bi upotrijebiti puzajući robot koji se kreće izvan vanjske svemirske stanice obavljati rutinske preglede, poslove čišćenja, provjeravati opremu, tako da čovjek ne mora odijevati i izlaziti vani dok robot ne nađe ozbiljan problem."

Sve djeluje prekrasno u nultu gravitaciju. Hvataljke su uspješno testirane u JPL-u na preko 30 uobičajenih materijala koji se koriste u svemirskim brodovima, a također su testirane u termalnoj vakuumskoj komori na temperaturama od minus 76 stupnjeva Fahrenheita kako bi simulirali uvjete u prostoru. Također su proveli u probnom letu preko programa Letove mogućnosti NASA-ine Direkcije za svemirsku misiju.

"Testirali smo u NASA-inoj ravnini mikrogravitacije i niko se nije bacio, što je olakšanje, jer ima reputaciju ljudima da daju pokretljivost", zastala je Parness. "Demonstrirali smo hvataljke u nekoliko scenarija misije, poput skupljanja krhotina i na robotu koji je pregledavao satelit radi održavanja. Imali smo plutajuću kocku od 10 kg s različitim teksturiranim površinama koja se obično koristi na svemirskim brodovima i uspjeli smo je zgrabiti, manipulirati, i oslobodite ga baš kao što možete zgrabiti komad otpada, povući ga i pustiti da izgorije ulazak u Zemljinu atmosferu. Najteže je bilo plutajuće otpatke i operatera da budu na istom mjestu u isto vrijeme, u tom je slučaju robot bolji od čovjeka."

Pogledajte ih u videu u nastavku.