ヤモリが宇宙旅行を改善する方法

冷戦時代の宇宙レースが1950年代に始まったとき、誰も将来のゴミ問題について本当に考えていませんでした。 しかし、現在、地球の軌道には21, 000個を超える軌道デブリがあります。これには、多くの貴重な衛星が存在する静止軌道の成長クラスターや、低地球軌道の国際宇宙ステーションの近くが含まれます。

2009年には、偶発的な衝突により通信衛星が取り出され、状況は悪化の一途をたどっています。 米国、インド、ドイツ、ロシア、韓国、中国を含む多くの国の宇宙プログラムから積極的に参加した、機関間宇宙デブリ調整委員会もあります。

NASAのジェット推進研究所のロボット工学のグループリーダーであるアーロンパーネス博士が解決策を持っています。 彼のチームは、廃棄されたロケット本体と動作していない衛星をクリーンアップするアンカーシステムを構築しました。 面白い部分は？ ヤモリをモデルにしています（そう、足がねばねばした動物）。

パーネスは、大学院でスタンフォードに着いたときにこの研究を始めました。 「もともと壁登りロボットについて考えていたので、より高度な機動性を与えることに興味がありました」とパーネスはPCMagに語った。 「私がインスピレーションを得るために自然界に目を向けたのはその時です。ヤモリは世界最高のクライマーです。彼らは自分の体重全体をつま先から吊るすことができます。たくさんの小さな小さな毛。」

「だから、これらの毛の合成バージョンを作成し、ロボットに適用して垂直登山を可能にする研究を始めました」と彼は続けました。 「私がJPLに到達したとき、私は微小重力0重力について考え始めました。これは、歩行の問題よりも登山の問題です。落下した表面にぶらさがらないと、宇宙空間に浮かびます。」

これらの人工毛、または「茎」は、実際のヤモリの足にあるものの簡易版です。 傾斜したマッシュルーム形のキャップを備えたくさび形（上図）。 グリップパッドが物体の一部に軽く触れると、毛の先端だけがその表面に接触します。 粘着性は、一度に毛の方向に応じてオンとオフに切り替わります。

一時的な接着力は、ファンデルワールスフォース（ノーベル賞を受賞した物理学者ヨハネスディデリックファンデルワールスの名前）によって説明されています。そこでは、原子核を周回する電子が等間隔ではなく、わずかな電荷を生成して力を生成します。 力が加えられ、「茎」と表面の間の接触面積が増加し、より大きな接着力が得られます。 力が緩和されると、「茎」は直立した位置に戻り、粘着性はオフになります。

グリッパーは、宇宙の人間/ロボットコラボレーションチームに参加するためのエンドエフェクタ（手）としてロボットユニットに取り付けられている場合に最も役立ちます。

「宇宙飛行士は、作業している環境に多くの制約があります」とパーネスは説明しました。 「たとえば、彼らは加圧手袋を持っているので、器用さはそれが可能なものではありません。したがって、ロボットを効果的にすることが最も重要です。当社のグリッパー技術は、国際宇宙ステーションの外を移動するクロールロボットで使用できますロボットが深刻な問題を発見するまで、人間がスーツを着て外に出る必要がないように、定期的な検査、清掃作業、機器のチェックを行います。」

それはすべて無重力で美しく機能します。 グリッパーは、宇宙船で使用される30を超える一般的な材料でJPLで正常にテストされており、宇宙の状態をシミュレートするために華氏マイナス76度の温度で熱真空チャンバー内でテストされています。 彼らはまた、NASAの宇宙技術ミッション総局の飛行機会プログラムを通じて試験飛行を行いました。

「NASA​​の微小重力飛行機でテストしましたが、誰も投げませんでした。これは安心でした。人間に乗り物酔いをさせるという評判があるからです」とParnessは冗談を言いました。 「デブリの収集やメンテナンスのために衛星を検査するロボットなど、いくつかのミッションシナリオでグリッパーのデモを行いました。宇宙船で一般的に使用されるさまざまなテクスチャ表面を持つ10kgのフローティングキューブがあり、それをつかんで操作し、破片をつかみ、牽引し、地球の大気圏に入ったときに燃やすために放すように、それを解放します。最も困難な部分は、浮遊する破片とオペレータを同じ場所に置くことでした。その場合、ロボットは人間よりも優れています。」

以下のビデオで実際の動作を確認してください。