Kā geko var uzlabot ceļojumu kosmosā

Kad pagājušā gadsimta piecdesmitajos gados sākās aukstā kara laikmeta kosmosa sacīkstes, neviens īsti nedomāja par turpmāko atkritumu problēmu. Bet tagad Zemes orbītā ir vairāk nekā 21 000 orbītas atlūzu gabalu, ieskaitot pieaugošo kopu ģeosinhronajā orbītā, kur atrodas daudz vērtīgu satelītu, kā arī netālu no Starptautiskās kosmosa stacijas zemas Zemes orbītā.

2009. gadā notika nejauša sadursme, kas izņēma sakaru satelītu, un situācija tikai pasliktinās. Pastāv pat Starp aģentūru Kosmosa atkritumu savākšanas koordinācijas komiteja, kurā aktīvi piedalās daudzu valstu kosmosa programmas, tostarp ASV, Indija, Vācija, Krievija, Koreja un Ķīna.

Dr Aaron Parness, NASA reaktīvo dzinēju laboratorijas robotikas grupas vadītājam, ir risinājums. Viņa komanda uzbūvēja noenkurošanas sistēmu, kas attīra iznīcinātos raķešu korpusus un neoperatīvos satelītus. Interesanta daļa? Tas ir veidots pēc gekona (jā, dzīvnieks ar lipīgām kājām).

Parness uzsāka šo pētījumu, kad viņš ieradās Stenfordā absolventu skolā. "Sākotnēji mēs domājām par robotiem, kas kāpj uz sienas, tāpēc es biju ieinteresēts dot viņiem progresīvāku mobilitāti, " Parness stāstīja PCMag. "Tieši tad es vērsos pēc iedvesmas pie dabas pasaules. Gekos ir pasaules labākie kāpēji; viņi var pakārt visu ķermeņa svaru no viena pirksta. Un veids, kā viņi to spēj, ir izmantojot šo apbrīnojamo mikrostruktūru, kas atrodas uz kājām: daudz mazu, mazu matiņu."

"Tāpēc es sāku veikt pētījumus, lai izveidotu šo matiņu sintētiskās versijas un pielietotu tos mūsu robotiem, lai varētu vertikāli kāpt, " viņš turpināja. "Kad es nokļuvu JPL, es sāku domāt par mikrogravitācijas nulles gravitāciju, kas ir daudz vairāk kāpelēšanas problēma nekā ar staigāšanu saistīta problēma. Ja jums nav pakārties virsmā, no kuras jūs nokrītat, jūs peldat prom kosmosā."

Šie sintētiskie matiņi jeb "kātiņi" ir vienkāršota versija tiem, kas atrodas reālās dzīves gekona kājā; ķīļveida ar slīpu, sēņu formas vāciņu (attēlā iepriekš). Kad satveršanas spilventiņš viegli pieskaras kāda objekta daļai, tikai paši matiņu gali nonāk saskarē ar šo virsmu. Līpīgums ieslēdzas un izslēdzas atkarībā no matiņu virziena vienā laikā.

Pagaidu adhēziju izskaidro Van der Waals spēki (nosaukti par Nobela prēmijas laureātu fiziķi Johanesu Dideriku van der Velsu), kur elektroni, kas riņķo ap atomu kodoliem, nav vienmērīgi izvietoti, radot nelielu elektrisko lādiņu un ģenerējot spēku. Tiek pielikts spēks, palielinot kontakta laukumu starp "kātiņiem" un virsmu, nodrošinot lielāku saķeri. Kad spēks ir atslābināts, "kātiņi" atgriežas vertikālā stāvoklī, un lipīgums tiek izslēgts.

Satvērējs būs visnoderīgākais, ja to piestiprinās robotu vienībām kā gala izpildītājus (rokas), lai piedalītos cilvēku / robotu sadarbības komandās kosmosā.

"Astronautiem ir daudz ierobežojumu vidē, kurā viņi strādā, " skaidroja Parness. "Viņiem ir, piemēram, cimdi ar paaugstinātu spiedienu, tāpēc viņu veiklība nav tāda, kāda tā varētu būt. Tāpēc ārkārtīgi svarīgi ir iegūt robotus, lai palīdzētu viņiem būt efektīviem. Mūsu satvērēja tehnoloģiju varētu izmantot rāpojošs robots, kas pārvietojas pa Starptautiskās kosmosa stacijas ārpusi. veikt regulāras pārbaudes, tīrīšanas darbus, pārbaudīt aprīkojumu, tāpēc cilvēkam nav jāuzņemas uzvalks un jāiet laukā, līdz robots atrod nopietnu problēmu."

Tas viss darbojas skaisti ar nulles smagumu. Satvērēji JPL ir veiksmīgi pārbaudīti ar vairāk nekā 30 kosmosa kuģos izmantotajiem parastajiem materiāliem, kā arī ir pārbaudīti termiskā vakuuma kamerā temperatūrā no mīnus 76 grādiem pēc Fārenheita, lai modelētu telpas apstākļus. Viņi arī devās testa lidojumā, izmantojot NASA Kosmosa tehnoloģiju misijas direktorāta Lidojumu iespēju programmu.

"Mēs pārbaudījāmies NASA mikrogravitācijas plaknē, un neviens nemeta, kas bija atvieglojums, jo tai ir reputācija, ka tā cilvēkiem rada kustību slimības, " Parness sacīja. "Mēs demoderējām satvērējus vairākos misijas scenārijos, piemēram, savācot gružus un robotam pārbaudot satelītu tehniskās apkopes veikšanai. Mums bija peldošs kubs, kura svars bija 10 kg, ar dažādām teksturētām virsmām, ko parasti izmanto kosmosa kuģos, un mēs varējām to satvert, manipulēt ar to, un atlaidiet to tāpat, kā jūs varētu sagrābt gružu gabalu, vilkt to uz leju un atlaist, lai tas nodedzinātu, nonākot Zemes atmosfērā. Grūtākais bija panākt, lai peldošie gruži un operators atrastos vienā un tajā pašā vietā vienlaicīgi, tādā gadījumā robots ir labāks par cilvēku."

Pārbaudiet viņus darbībā zemāk esošajā videoklipā.