NASA разработало «лапку геккона» для захвата космического мусора

Инженеры из NASA и из Стэнфордского университета разработали систему захвата объектов в космосе, которая по принципу действия похожа на лапу геккона. Устройство, основанное на предыдущих разработках NASA, способно захватывать объекты различной формы. Специалисты планируют использовать доработанную версию системы для очистки орбиты Земли от космического мусора. Работа, посвященная изобретению опубликована в журнале Science Robotics.

Количество отслеживаемых искусственных объектов на орбите вокруг Земли составляет практически 20 тысяч, а их общее число оценивается сотнями тысяч. Среди них есть как работающие спутники, так и различный «космический мусор», к примеру, отработавшие ступени ракет. Несмотря на то, что они находятся на разных орбитах, периодически между ними происходят столкновения. Иногда они не несут сильной опасности, как в случае столкновения с небольшими частицами, в других случаях может происходить полное уничтожение космических аппаратов, как произошло в 2009 году.

Однако главная опасность засорения околоземного пространства заключается не в потере отдельных спутников, а в гипотетической возможности так называемого синдрома Кесслера. Он был описан специалистом NASA еще в 1978 году, и заключается в том, что при достижении критического количества объектов на околоземных орбитах может возникнуть цепная реакция из их столкновений, при которой количество объектов будет лавинообразно возрастать. В таком случае безопасный вывод космических аппаратов в космическое пространство будет очень затруднен или вовсе невозможен. Для того, чтобы избежать этого, ученые разрабатывают и тестируют различные аппараты. В начале этого года Японское агентство аэрокосмических исследований пыталось провести эксперимент по очистке орбиты Земли от космического мусора, но он закончился неудачей из-за технической ошибки.

Инженеры NASA занимаются поиском путей решения проблемы космического мусора на протяжении последних лет. Поскольку аппарат должен работать в условиях невесомости и безвоздушного пространства, сразу несколько концепций оказываются непригодными. К примеру, объекты в космосе нельзя захватить с помощью классической присоски.

В новом аппарате исследователи решили использовать адгезию, но не в виде поверхностей с клейким веществом. Вместо этого ученые создали искусственный аналог лапы геккона, известного своей способностью ловко перемещаться по вертикальным поверхностям. Созданный материал состоит из множества небольших волосков диаметром около 20 микрометров.

На основе материала с волосками был создан прототип прибора для захвата объектов в условиях открытого космоса. Изначально, при контакте с каким-либо предметом ворсинки адгезивной поверхности слабо контактируют с поверхностью предмета. Для того, чтобы обеспечить нужную адгезию, инженеры разработали тросовый механизм, который смещает контактные поверхности вбок, наклоняя таким образом ворсинки и значительно увеличивая площадь контакта и силу прилипания. Соответственно, чтобы отлепить устройство от объекта, необходимо просто ослабить натяжение троса. Также инженеры встроили в устройство похожую конструкцию, но предназначенную для прилипания к кривым поверхностям. Они провели множество тестов, в том числе в условиях низкой гравитации.

В прошлом году сингапурский стартап представил концепцию спутника для очистки околоземного пространства. На его поверхности были размещены листы со специальным клеем, которые должны цеплять мусор, после чего спутник будет снижаться и сгорать в атмосфере. Существует сайт, визуализирующий положение спутников и обломков вокруг Земли в реальном времени.

Григорий Копиев