Космический уборщик: робот очистит орбиту Земли от мусора
Устройство размером с тостер обладает способностью захватывать, удерживать и перемещать даже предметы с широкой и гладкой поверхностью в условиях микрогравитации, при этом форма объекта не имеет значения. Для этого в конструкции робота присутствует материал под названием «сухой клей», созданный Хао Цзяном и его коллегами в Стэнфордском университете, Калифорния.
В среде, где даже случайный легкий толчок может отправить объект в полет (а космический мусор порой разгоняется до сверхзвуковой скорости), ключом к решению проблемы является не грубая сила, а маневренность. Геккон может удерживаться на почти любой гладкой поверхности за счет пальцев, покрытых крошечными упругими волосками. Концы этих волосков расщепляются на такие тонкие волокна, что они могут вступать во взаимодействие с молекулами поверхности. Во время движения пальцы на лапах ящериц ложатся на поверхность так, чтобы максимально увеличить площадь соприкосновения с ней. В итоге получаются своего рода клейкие липучки, которые и позволяют охотнику на насекомых ползать даже по потолку.
Исследователи решили подражать этой тактике и снабдили манипуляторы робота захватами, поверхность которых покрыта шипами шириной в 0,1 мм. Эти микроволоски при контакте способны прилипать к гладкой поверхности. Такой материал и раньше использовался для создания крошечных роботов, которые могут подниматься по гладким стенам при переносе тяжелых (по их меркам) грузов.
Цзян и его коллеги использовали не один, а два листа материала, снабдив их роботизированным шкивом, который сдвигал листы при контакте с объектом. Это позволило увеличить прочность захвата, поскольку цель «блокировалась» сразу двумя наборами шипов. Конструкция крепится к роботизированному манипулятору и может удерживать даже крупные обломки и куски мусора.
Сам по себе космический мусор антропогенного происхождения — это фрагменты отслуживших спутников, космических аппаратов и зондов, которые представляют угрозу для МКС и тех устройств, которые еще продолжают функционировать. Из сотен тысяч обломков, по оценкам специалистов, примерно 20 000 в поперечнике превышают отметку в 10 см — этого достаточно, чтобы разбить целый спутник, создав таким образом еще больше мусора. Для уборки космоса на сегодняшний день было предложено множество идей, от огромной намагниченной сетки до испарения обломков лазерными лучами, однако ни один из проектов так и не был реализован.
Здесь на помощь и приходит новый робот. Привычные нам средства уборки в космосе неэффективны: к примеру, система на основе всасывания из-за отсутствия воздуха окажется бесполезной. С другой стороны, классические манипуляторы сработают только в том случае, если у объекта нет широких и гладких поверхностей, которых в обломках спутников как раз в избытке. Простой клей в вакууме быстро теряет адгезивные свойства, а использование липкой ленты требует больших усилий, к тому же повышает риск оттолкнуть объект в открытый космос. Более сложные системы слишком велики, тяжелы и дороги, чтобы их сейчас можно было доставить на орбиту.
Исследователи протестировали свой «гекко-манипулятор» в условиях временной невесомости на базе Лаборатории реактивного движения NASA (JPL). Прототип был отправлен и на МКС, чтобы космонавты могли испытать его в реальных условиях. Тест на самолете показал, что робот в состоянии деликатно захватывать и перемещать объекты в форме куба, цилиндра и даже сферы, а затем осторожно опускать их, не отправляя объекты в полет. В JPL он автономно крепился на объектах, которые более чем в 100 раз превышали его размеры и массу, а на МКС провисел на стене в течение нескольких недель.
В будущем у робота может найтись и иное применение. Помимо сборщиков космического мусора, подобная конструкция может быть использована и в системе, которая будет помогать стыковке космических аппаратов с внешней стороны.
