כיצד שממיות יכולות לשפר את נסיעות החלל

כאשר החל מרוץ החלל בעידן המלחמה הקרה בשנות החמישים, איש לא חשב על בעיית הזבל העתידית. אבל עכשיו יש יותר מ 21, 000 חתיכות של פסולת מסלולית במסלול כדור הארץ, כולל אשכול הולך וגדל במסלול גיאוסינכרוני בו נמצאים המון לוויינים חשובים כמו גם ליד תחנת החלל הבינלאומית במסלול כדור הארץ הנמוך.

בשנת 2009 אירעה התנגשות מקרית שהוציאה לוויין תקשורת והמצב רק מחמיר. יש אפילו ועדה לתיאום פינוי פסולת בחלל הסוכנות, בהשתתפות פעילה ממספר תוכניות חלל של מדינות כולל ארה"ב, הודו, גרמניה, רוסיה, קוריאה וסין.

לד"ר אהרון פארנס, מנהיג הקבוצה לרובוטיקה במעבדת הנעה סילונית של נאס"א, יש פיתרון. צוותו בנה מערכת עיגון המנקה את גופי הרקטות והלוויינים הלא-מבצעיים. החלק המעניין? זה מעוצב על שממית (כן, החיה עם כפות רגליים דביקות).

פארנס החל במחקר זה כשהגיע לסטנפורד ללימודי תואר שני. "במקור חשבנו על רובוטים מטפסים על קירות, ולכן התעניינתי להעניק להם ניידות מתקדמת יותר", אמר Parness ל- PCMag. "הרגע בו פניתי אל עולם הטבע לקבלת השראה. שממיות הן המטפסות הטובות בעולם; הן יכולות לתלות את כל משקל גופן מכף רגל אחת. והדרך שבה הן מסוגלות לעשות זאת היא להשתמש במיקרו המדהים הזה שנמצא על רגליהן: הרבה שערות קטנטנות."

"אז התחלתי לעשות מחקר ביצירת גרסאות סינתטיות של השערות הללו ולהחיל אותן על הרובוטים שלנו כדי לאפשר טיפוס אנכי, " הוא המשיך. "כשהגעתי ל- JPL התחלתי לחשוב על אפס כוח משיכה של מיקרוגרבייט, שהיא הרבה יותר בעיה של טיפוס מאשר בעיה בהליכה. אם אתה לא תלוי על פני השטח אתה נופל - אתה צף לחלל החיצון."

שערות סינתטיות אלה, או "גבעולים", הן גרסה מפוענחת לאלה שנמצאות על כף הרגל של שממית אמיתית; בצורת טריז עם כובע מלוכסן בצורת פטריות (בתמונה למעלה). כאשר כרית האחיזה נוגעת קלות בחלק מחפץ, רק עצות השערות יוצרים קשר עם אותו משטח. הדביקות נדלקת וכבה, תלוי בכיוון השערות בכל פעם.

הדבקות הזמנית מוסברת על ידי כוחות ואן-דר-וואלס (על שמו של הפיזיקאי זוכה פרס נובל, ג'והנס דידריק ואן-דר-וואלס), שם האלקטרונים המקיפים את גרעין האטומים אינם מפוזרים באופן שווה, ויוצרים מטען חשמלי קל ויוצרים את הכוח. כוח מופעל, מגדיל את שטח המגע בין "הגבעולים" למשטח, ומספק הידבקות רבה יותר. כאשר הכוח נינוח, "הגבעולים" פונים בחזרה למצב זקוף, והדביקות מכובה.

התפסן יהיה שימושי ביותר כאשר הוא מחובר ליחידות הרובוט כגורמי השפעה (ידיים) להשתתף בצוותי שיתוף פעולה אנושיים / רובוטים בחלל.

"לאסטרונאוטים יש הרבה אילוצים בסביבה בה הם עובדים", הסבירה פארנס. "יש להם כפפות בלחץ, למשל, אז הכישוף שלהם הוא לא מה שיכול להיות. לכן חשוב להשיג רובוטים שיעזרו להם להיות יעילים. טכנולוגיית התפסנים שלנו יכולה לשמש רובוט זוחל שנע לאורך החוץ של תחנת החלל הבינלאומית. לבצע בדיקות שגרתיות, מטלות ניקוי, בדיקת ציוד, כך שהאדם לא צריך להסתדר ולצאת לשם עד שהרובוט יגלה בעיה חמורה."

הכל עובד יפה באפס כוח משיכה. התפסנים נבדקו בהצלחה ב- JPL על למעלה מ -30 חומרים נפוצים המשמשים בחללית, ונבדקו גם בתא ואקום תרמי בטמפרטורות של מינוס 76 מעלות פרנהייט כדי לדמות את תנאי החלל. הם גם עלו בטיסת מבחן דרך תוכנית ההזדמנויות לטיסה של הנהלת המשימה לטכנולוגיית החלל של נאס"א.

"בדקנו במטוס המיקרו-גרבייטציה של נאס"א ואף אחד לא הקיא, וזה היה הקלה, מכיוון שיש לו מוניטין של הענקת בני אדם מחלת תנועה, " צחקה פארנס. "הדגנו את התפסנים בכמה תרחישי משימה, כמו איסוף פסולת ועל רובוט הבודק לוויין לצורך תחזוקה. הייתה לנו קוביה צפה שהייתה 10 ק"ג עם משטחים מרקמים שונים המשמשים בדרך כלל בחללית והצלחנו לתפוס אותו, לתפעל אותו, ולשחרר אותו ממש כמו שאולי תפס חתיכת פסולת, גרור אותה ושחרר אותה כדי להישרף עם כניסת האטמוספרה של כדור הארץ. החלק הקשה ביותר היה להביא את הפסולת הצפה והמפעיל להיות באותו מקום באותו זמן, במקרה כזה הרובוט טוב יותר מאדם."

בדוק אותם בפעולה בסרטון למטה.