Робот-уборщик с лапками геккона наведёт на орбите порядок

В настоящее время вокруг Земли совершают вращение уже больше 500 тыс. единиц космического мусора, к которому относят главным образом элементы космических аппаратов, век которых уже закончился. Такой мусор может представлять опасность для космических кораблей и их пассажиров.

Ученые постоянно ведут разработки, призванные избавить пространство вокруг нашей планеты от космического загрязнения. Самый многообещающий проект начался еще три года назад, в нем приняли участие NASA, Стэндфордский университет и Агентство передовых оборонных исследовательских проектов DARPA. В результате получилась не имеющая аналогов технология, при помощи которой можно вскарабкиваться по гладкой стеклянной поверхности.

Тогда специалисты вдохновились гекконами, которые без труда висят на гладких стеклах и потолке. Удивительная особенность этих ящериц состоит в том, что они могут продолжать висеть так и после своей смерти. Все дело в покрытии лапок геккона, состоящем из множества микроскопических волосков, которые при помощи ван-дер-ваальсовых сил скрепляются с поверхностью.

Лаборатория реактивного движения NASA решила применить разработанную технологию для утилизации космического мусора, скапливающегося на земной орбите. Инженеры придумали специальные захваты, где идеально имитируется структура лапок ящериц, наделенная пучками маленьких синтетических волос, которые также именуются стебельками. Кончики этих стебельков являются по своей сути крошечными присосками. В момент, когда захваты начинают ощущать некую силу, контакт между волосками и объектом усиливается, они крепко сцепляются. При уменьшении силы надавливания волоски и объект медленно расцепляются.

Ученые показали, как функционирует их разработка на деле. Их маленький робот, размеры которого не превосходят размеры тостера, многое перенял у своих вдохновителей — гекконов.

Устройство без труда захватывает, удерживает и перемещает объекты даже при микрогравитационных условиях, поэтому форма и гладкость здесь никакой роли не играют. Это становится возможным благодаря личному изобретению стэндфордских ученых — сухому клею.

Один из разработчиков, Хао Цзян, рассказал, что в космических условиях обычный клей действует плохо. Некоторые виды клея замораживаются или плавятся в зависимости от окружающей космической температуры. Кроме того, они способны закипеть, испариться, высохнуть или денатурироваться в вещества, не обладающими нужными свойствами. Согласно первому закону Ньютона два прижатых предмета могут отталкиваться, и здесь действие клея нарушается.

Новый робот-уборщик оснащен захватами, покрытыми миллиметровыми шипами, которые исполняют функцию волосков на лапах гекконов. Контактируя с объектом, он сцепляются с его гладкой поверхностью. Также ученые включили в свою разработку шкивы, которые представляют из себя фрикционные колёсики, передающие движение природному ремню или канату. С помощью шкивов шипастые захваты распределяют нагрузку равномерно.

Небольшой робот способен удержать не только мелкие обломки мусора. Устройство успешно прошло тестирование в невесомости, которую удалось воссоздать NASA, и его первый экземпляр уже отправлен на МКС, дабы оценить его работу в реальности. Испытание показало, что робот может захватить и переместить кубические, цилиндрические и даже сферические объекты. Также робот сумел успешно закрепиться на объектах, многократно превышающих его по массе и габаритам.

Следующим шагом станет тестирование захватов в вакууме, но для этого устройство отправится на доработку: нужно заменить его материалы на более долговечные, не боящиеся радиации и высокой температуры. В будущем такое устройство может помогать космическим аппаратам пристыковаться.