[科普中國(guó)]-受壁虎的啟發(fā)，科學(xué)家想到了清理太空垃圾的好方法

美國(guó)斯坦福大學(xué)研究人員28日?qǐng)?bào)告說(shuō)，受壁虎吸附墻壁原理啟發(fā)，他們研制出一種能夠抓住太空漂浮物體的機(jī)械抓手，有望用來(lái)清理回收威脅日益增大的太空垃圾。這項(xiàng)成果當(dāng)天發(fā)表在新一期美國(guó)《科學(xué)·機(jī)器人學(xué)》雜志上。論文第一作者、斯坦福大學(xué)機(jī)械學(xué)院姜皓博士告訴新華社記者，近年來(lái)，太空垃圾數(shù)量迅速增長(zhǎng)，導(dǎo)致現(xiàn)役衛(wèi)星承受著越來(lái)越多的威脅，抓取并回收太空垃圾成為重要的研究方向。他們經(jīng)5年研究研制出“壁虎抓手”，從原理上說(shuō)可以抓取很多種形狀、大小、材料的太空垃圾，如太陽(yáng)能電池板、飛船艙體、燃料箱外殼、火箭外殼等。姜皓解釋說(shuō)，壁虎吸附墻壁是靠它們腳上細(xì)微毛發(fā)與墻壁接觸的分子間吸附力，他們研發(fā)的仿壁虎材料運(yùn)用了相同原理，核心在于有方向的吸附力，也就是說(shuō)這種材料在平時(shí)不粘，而當(dāng)有切向力的時(shí)候就會(huì)牢牢吸住物體表面，整個(gè)過(guò)程幾乎不需要進(jìn)行按壓。把兩塊這樣的材料組合成一個(gè)抓手，使用時(shí)看起來(lái)“只是輕輕接觸物體表面就能粘上去”。目前，“壁虎抓手”原型機(jī)分為抓平面和抓曲面兩類(lèi)。抓平面原型機(jī)可以抓取任意大小的平面，抓曲面原型機(jī)可以抓0.6至2.2米直徑的曲面?！罢嬲龖?yīng)用在太空可以考慮使用尺寸可變化的抓手，或者根據(jù)具體應(yīng)用要求來(lái)確定。”姜皓說(shuō)。研究人員在實(shí)驗(yàn)室、零重力飛機(jī)和國(guó)際空間站里進(jìn)行的測(cè)試表明，“壁虎抓手”原型機(jī)能抓取并操作重達(dá)370千克的目標(biāo)物體，也能抓取并操作質(zhì)量不到300克的物體。輕的物體在零重力中很容易被推走，所以抓取小質(zhì)量物體同樣有必要進(jìn)行測(cè)試。此前，曾有人提出一些其他方案，比如使用一張大網(wǎng)或者磁鐵，但這些方案都只停留在計(jì)劃和仿真階段。姜皓等人是最開(kāi)始制作原型機(jī)并投入微重力環(huán)境中測(cè)試的團(tuán)隊(duì)。現(xiàn)在，他們正在開(kāi)展的一個(gè)研究課題是探索太空垃圾表面的腐蝕情況，確定腐蝕問(wèn)題對(duì)吸附能力的影響。此外，他們還計(jì)劃在未來(lái)開(kāi)展飛船艙外的實(shí)驗(yàn)?！拔椰F(xiàn)在不能預(yù)言‘壁虎抓手’什么時(shí)候會(huì)真正投入應(yīng)用，”姜皓說(shuō)，“但是從這5年發(fā)展來(lái)看，我覺(jué)得投入應(yīng)用不會(huì)太遠(yuǎn)。在技術(shù)上我們還將引入觸覺(jué)傳感器和靜電吸附來(lái)輔助，更好地提升抓手的性能?！本庉嫞簆_xiaojtan