Com els geckos poden millorar els viatges espacials

Quan la carrera espacial de l'era de la guerra freda va començar a la dècada de 1950, ningú no va pensar realment en el futur problema d'escombraries. Però ara hi ha més de 21.000 peces de deixalles orbitals a l’òrbita terrestre, incloent-hi un cúmul creixent en òrbita geosíncrona on hi ha molts satèl·lits valuosos, així com a prop de l’Estació Espacial Internacional en òrbita de la Terra baixa.

El 2009 es va produir una col·lisió accidental que va treure un satèl·lit de comunicacions i la situació només empitjora. Hi ha fins i tot un Comitè de Coordinació de deixalles espacials entre les agències, amb una participació activa de diversos programes espacials de països com Estats Units, Índia, Alemanya, Rússia, Corea i Xina.

Aaron Parness, líder del grup de robòtica al Jet Propulsion Laboratory de la NASA, té una solució. El seu equip va construir un sistema d’ancoratge que neteja els cossos de coets descartats i satèl·lits no operatius. La part interessant? Està modelat en un gecko (sí, l'animal amb els peus enganxosos).

Parness va iniciar aquesta investigació quan va arribar a Stanford per a l'escola de postgrau. "Originalment pensàvem en robots de muntanya, així que m'interessava donar-los una mobilitat més avançada", va dir Parness a PCMag. "Va ser quan vaig recórrer al món natural per inspirar-me. Els geckos són els millors escaladors del món; poden penjar tot el pes corporal d'un dit dels peus. I la manera en què ho poden fer és utilitzar aquesta sorprenent microestructura que es troba als seus peus: molts pèls minúsculs."

"Així que vaig començar a fer recerca sobre la creació de versions sintètiques d'aquests pèls i aplicar-los als nostres robots per permetre l'escalada vertical", va continuar. "Quan vaig arribar a JPL, vaig començar a pensar en la microgravitat gravetat zero, que és molt més un problema d'escalada que un problema de caminar. Si no us pengeu a la superfície us caureu, floteu cap a l'espai exterior."

Aquests pèls sintètics, o "tiges", són una versió simplificada dels que es troben en un peu de gecko de la vida real; en forma de falca amb una gorra inclinada i amb forma de bolet (foto superior). Quan el coixí de fixació toca lleugerament una part d'un objecte, només les puntes dels pèls entren en contacte amb aquesta superfície. La adherència s’encén i s’apaga, depenent de la direcció dels pèls alhora.

Les adhesions temporals s’expliquen per Van der Waals Forces (nomenat físic guanyador del premi Nobel Johannes Diderik van der Waals), on els electrons que orbiten els nuclis d’àtoms no estan espaiats, creant una lleugera càrrega elèctrica i generant la força. S’aplica força, augmentant l’àrea de contacte entre les “tiges” i la superfície, proporcionant una major adhesió. Quan la força es relaxa, les "tiges" es tornen a situar en posició vertical i s'apaga.

El gripper serà més útil quan s’uneixin a les unitats de robot com a efectors finals (mans) per participar en equips de col·laboració humana / robot a l’espai.

"Els astronautes tenen moltes restriccions en l'entorn en què treballen", va explicar Parness. "Tenen guants a pressió, per tant, la seva destresa no és el que podria ser. Així doncs, és primordial aconseguir robot que els ajudin a ser efectius. La nostra tecnologia gripper podria utilitzar un robot rastrejant que es desplaça per la part exterior de l'Estació Espacial Internacional. fer inspeccions rutinàries, tasques de neteja, revisar els equips, de manera que l’home no s’ha d’adaptar i sortir fins allà fins que el robot no trobi un problema greu.

Tot funciona molt bé en gravetat zero. Les agafadores han estat provades amb èxit a JPL amb més de 30 materials habituals utilitzats en naus espacials i també s’han provat dins d’una cambra de buit tèrmic a temperatures de menys de 76 graus Fahrenheit per simular les condicions d’espai. També van sortir en un vol de prova a través del Programa Oportunitats de Vol de la Direcció de Missions de Tecnologia Espacial de la NASA.

"Hem provat en el plànol de microgravitat de la NASA i ningú no ha llençat, la qual cosa va ser un alleujament, perquè té la reputació de donar malaltia als humans", va dir Parness. "Hem demostrat les agafadores en diversos escenaris de missió, com ara recollir les deixalles i en un robot inspeccionant un satèl·lit per fer-ne el manteniment. Teníem un cub flotant de 10 kg amb diferents superfícies amb textura utilitzades habitualment a les naus espacials i vam poder agafar-lo, manipular-lo, i allibereu-lo de la mateixa manera que podríeu agafar un tros de deixalles, remolcant-lo i allibereu-lo perquè es cremi en entrar a l'atmosfera terrestre. El més difícil va ser aconseguir que les deixalles flotants i l'operador estiguessin al mateix lloc al mateix temps, en aquest cas, un robot és millor que un humà."

Consulteu-les en acció al vídeo següent.