Инженеры NASA подробно изучили способность ящериц-гекконов приклеиваться к любой гладкой поверхности и карабкаться вверх. Эти же силы учёные предложили использовать для сбора и утилизации космического мусора.
Совместными усилиями учёных и инженеров из NASA, Стэнфордского университета и Агентства передовых оборонных исследовательских проектов DARPA была создана уникальная технология позволяющая людям карабкаться по абсолютно гладким стеклянным стенам. Эту систему учёные создали, вдохновившись ящерицами гекконами, которые могут часами висеть на гладком потолке, не прикладывая практически никаких усилий. Даже мёртвые животные сохраняют свою уникальную способность.
Теперь исследователи из Лаборатории реактивного движения NASA решили адаптировать эту технологию под захват и утилизацию космического мусора, который скапливается на орбите Земли.
"Инновационная система может захватывать и собирать даже те космические объекты, которые находятся в состоянии постоянного вращения. Никакие иные аналоговые технологии этим похвастаться не могут. Более того, установку по сбору мусора можно будет включать и выключать более 30 тысяч раз, прежде чем она начнёт терять свою эффективность", — рассказывает руководитель проекта Stickybot Аарон Парнесс (Aaron Parness).
Перед тем, как разработать данную систему, инженеры внимательно изучили принцип действия "присосок" лапок геккона. Конечности животных усеяны разветвлённой системой крошечных волосков, которые используют тип молекулярного притяжения, известный как Ван-дер-Ваальсовы силы, чтобы удерживаться на поверхности с использованием минимальных усилий. Напрягая или расслабляя лапу, ящерица легко "включает" или "выключает" эти силы.
Не можем не напомнить, что в июле 2014 года группа учёных из университета Ватерлоо нашла доказательства в пользу того, что гекконовые лапки прилепляются к поверхностям вовсе не в силу Ван-дер-Ваальсового взаимодействия, а благодаря контактной электризации. Однако эти сведения пока не подтверждены, и версия о силах Ван-дер-Ваальса считается общепринятой среди химиков, физиков и биологов.
Захваты, разработанные инженерами NASA, имитируют эту структуру до мельчайших подробностей благодаря наличию пучка из синтетических волосков, называемых стебельками. Кончик каждого стебелька фактически представляет собой крошечную присоску. Как только захватам сообщается некоторая сила, поверхность контакта волосков и объекта увеличивается, они сцепляются, то есть при прижатии захвата к поверхности можно захватывать любой объект. А как только сила надавливания уменьшается, то "липкость" захвата постепенно сходит на нет.
"Липкость", обусловленная силами Ван-дер-Ваальса и меняющаяся во времени, определяются неравномерным распределением электронов в атомах на сцепляемых поверхностях. Из-за этого при соприкосновении генерируется слабый электрический заряд, который возникает вне зависимости от колебаний свойств окружающей среды — температуры, давления или излучения.
"Эта характеристика сил Ван-дер-Ваальса позволяет нам использовать технологию в космических условиях, где контролировать среду совершенно невозможно", — поясняет Парнесс в пресс-релизе NASA.
Технология уже была протестирована в условиях микрогравитации. Инженеры NASA организовали параболический полёт на самолёте McDonnell Douglas C-9B, где методика "гекконового захвата" была проверена в действии. Захваты смогли поймать витающий в воздухе 9-килограммовый куб, а также схватили одного из исследователей, который стоял на 113-килограммовой панели.
В будущем захваты собираются использовать для сбора остатков космических кораблей, ступеней ракет и прочего "мусора". Планируется, что затем все эти объекты будут доставлены на Землю и переработаны.
Также новая система, по словам инженеров NASA, может быть полезна для организации стыковки малых спутников с Международной космической станцией.
