受壁虎启发,科学家想到清理太空垃圾好方法

2017-07-04 12:33:08
来源:科技日报
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美国斯坦福大学研究人员28日报告说,受壁虎吸附墙壁原理启发,他们研制出一种能够抓住太空漂浮物体的机械抓手,有望用来清理回收威胁日益增大的太空垃圾。

这项成果当天发表在新一期美国《科学·机器人学》杂志上。论文第一作者、斯坦福大学机械学院姜皓博士告诉新华社记者,近年来,太空垃圾数量迅速增长,导致现役卫星承受着越来越多的威胁,抓取并回收太空垃圾成为重要的研究方向。他们经5年研究研制出“壁虎抓手”,从原理上说可以抓取很多种形状、大小、材料的太空垃圾,如太阳能电池板、飞船舱体、燃料箱外壳、火箭外壳等。

姜皓解释说,壁虎吸附墙壁是靠它们脚上细微毛发与墙壁接触的分子间吸附力,他们研发的仿壁虎材料运用了相同原理,核心在于有方向的吸附力,也就是说这种材料在平时不粘,而当有切向力的时候就会牢牢吸住物体表面,整个过程几乎不需要进行按压。把两块这样的材料组合成一个抓手,使用时看起来“只是轻轻接触物体表面就能粘上去”。

目前,“壁虎抓手”原型机分为抓平面和抓曲面两类。抓平面原型机可以抓取任意大小的平面,抓曲面原型机可以抓0.6至2.2米直径的曲面。“真正应用在太空可以考虑使用尺寸可变化的抓手,或者根据具体应用要求来确定。”姜皓说。

研究人员在实验室、零重力飞机和国际空间站里进行的测试表明,“壁虎抓手”原型机能抓取并操作重达370千克的目标物体,也能抓取并操作质量不到300克的物体。轻的物体在零重力中很容易被推走,所以抓取小质量物体同样有必要进行测试。

此前,曾有人提出一些其他方案,比如使用一张大网或者磁铁,但这些方案都只停留在计划和仿真阶段。姜皓等人是最开始制作原型机并投入微重力环境中测试的团队。现在,他们正在开展的一个研究课题是探索太空垃圾表面的腐蚀情况,确定腐蚀问题对吸附能力的影响。此外,他们还计划在未来开展飞船舱外的实验。

“我现在不能预言‘壁虎抓手’什么时候会真正投入应用,”姜皓说,“但是从这5年发展来看,我觉得投入应用不会太远。在技术上我们还将引入触觉传感器和静电吸附来辅助,更好地提升抓手的性能。”

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