Come i gechi possono migliorare i viaggi nello spazio

Quando la corsa allo spazio dell'era della Guerra Fredda iniziò negli anni '50, nessuno pensava davvero al futuro problema dei rifiuti. Ma ora ci sono più di 21.000 pezzi di detriti orbitali nell'orbita terrestre, incluso un ammasso crescente in orbita geosincrona in cui si trovano molti satelliti preziosi, così come vicino alla Stazione Spaziale Internazionale in orbita terrestre bassa.

Nel 2009, c'è stata una collisione accidentale che ha provocato un satellite di comunicazioni e la situazione non fa che peggiorare. Esiste persino un comitato di coordinamento tra i detriti spaziali inter-agenzia, con la partecipazione attiva di numerosi programmi spaziali di nazioni tra cui Stati Uniti, India, Germania, Russia, Corea e Cina.

Il dott. Aaron Parness, capogruppo di robotica presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA, ha una soluzione. Il suo team ha costruito un sistema di ancoraggio che pulisce i corpi dei razzi scartati e i satelliti non operativi. La parte interessante? È modellato su un geco (sì, l'animale con i piedi appiccicosi).

Parness iniziò questa ricerca quando arrivò a Stanford per la scuola di specializzazione. "Inizialmente pensavamo ai robot di arrampicata su parete, quindi ero interessato a dare loro una mobilità più avanzata", ha detto Parness a PCMag. "Questo è quando mi sono rivolto al mondo naturale per l'ispirazione. I gechi sono i migliori scalatori del mondo; possono appendere tutto il loro peso corporeo da un dito del piede. E il modo in cui sono in grado di farlo è usare questa incredibile microstruttura che è in piedi: molti piccoli peli ".

"Così ho iniziato a fare ricerche sulla creazione di versioni sintetiche di questi peli e sull'applicazione ai nostri robot per consentire l'arrampicata verticale", ha continuato. "Quando sono arrivato a JPL, ho iniziato a pensare alla gravità zero della microgravità, che è molto più un problema di arrampicata che un problema di deambulazione. Se non ti appendi alla superficie cadi, galleggi nello spazio."

Questi peli sintetici, o "gambi", sono una versione semplificata di quelli sul piede di un geco nella vita reale; a forma di cuneo con un cappuccio inclinato, a forma di fungo (nella foto sopra). Quando il cuscinetto di presa tocca leggermente una parte di un oggetto, solo le punte dei peli entrano in contatto con quella superficie. La viscosità si accende e si spegne, a seconda della direzione dei capelli in qualsiasi momento.

L'adesività temporanea è spiegata dalle Forze di Van der Waals (nominate per il fisico vincitore del premio Nobel Johannes Diderik van der Waals), dove gli elettroni che orbitano attorno ai nuclei degli atomi non sono uniformemente distanziati, creando una leggera carica elettrica e generando la forza. Viene applicata la forza, aumentando l'area di contatto tra gli "steli" e la superficie, fornendo una maggiore adesione. Quando la forza viene rilassata, gli "steli" ritornano in posizione verticale e la viscosità viene disattivata.

La pinza sarà molto utile se collegata a unità robotiche come dispositivi di estremità (mani) per partecipare a team di collaborazione uomo / robot nello spazio.

"Gli astronauti hanno molti vincoli nell'ambiente in cui lavorano", ha spiegato Parness. "Hanno guanti a pressione, ad esempio, quindi la loro destrezza non è quella che potrebbe essere. Quindi è fondamentale ottenere robot per aiutarli a essere efficaci. La nostra tecnologia di presa potrebbe essere utilizzata da un robot strisciante che si muove all'esterno della Stazione Spaziale Internazionale eseguire ispezioni di routine, operazioni di pulizia, controllo delle attrezzature, in modo che l'essere umano non debba adattarsi e andare là fuori fino a quando il robot non trova un problema serio.

Funziona tutto magnificamente a gravità zero. Le pinze sono state testate con successo presso JPL su oltre 30 materiali comuni utilizzati su veicoli spaziali e sono state testate anche all'interno di una camera a vuoto termico a temperature inferiori a 76 gradi Fahrenheit per simulare le condizioni dello spazio. Sono anche saliti su un volo di prova attraverso il programma di opportunità di volo della direzione della missione spaziale della NASA.

"Abbiamo testato sul piano di microgravità della NASA e nessuno ha vomitato, il che è stato un sollievo, perché ha la reputazione di dare agli uomini la cinetosi", scherzò Parness. "Abbiamo provato le pinze in diversi scenari di missione, come raccogliere detriti e ispezionare un satellite su un robot per manutenzione. Avevamo un cubo galleggiante di 10 kg con diverse superfici strutturate comunemente utilizzate su veicoli spaziali e siamo stati in grado di afferrarlo, manipolarlo, e rilasciarlo proprio come potresti prendere un pezzo di detriti, rimorchiarlo e rilasciarlo per bruciarlo entrando nell'atmosfera terrestre. La parte più difficile è stata far sì che i detriti galleggianti e l'operatore si trovassero nello stesso posto allo stesso tempo, in quel caso un robot è meglio di un essere umano ".

Guardali in azione nel video qui sotto.