Como as lagartixas podem melhorar as viagens espaciais

Quando a corrida espacial da era da Guerra Fria começou na década de 1950, ninguém realmente pensou no futuro problema do lixo. Agora, porém, existem mais de 21.000 pedaços de detritos orbitais na órbita da Terra, incluindo um crescente cluster em órbita geossíncrona, onde existem muitos satélites valiosos, bem como perto da Estação Espacial Internacional em órbita baixa da Terra.

Em 2009, houve uma colisão acidental que derrubou um satélite de comunicações e a situação está apenas piorando. Existe até um Comitê de Coordenação de Detritos Espaciais entre Agências, com participação ativa de vários programas espaciais de nações, incluindo EUA, Índia, Alemanha, Rússia, Coréia e China.

O Dr. Aaron Parness, Líder do Grupo de Robótica do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, tem uma solução. Sua equipe construiu um sistema de ancoragem que limpa os corpos dos foguetes descartados e os satélites não operacionais. A parte interessante? É modelado em uma lagartixa (sim, o animal com pés pegajosos).

Parness iniciou essa pesquisa quando chegou a Stanford para a pós-graduação. "Originalmente estávamos pensando em robôs para escalar paredes, então eu estava interessado em oferecer a eles mobilidade mais avançada", disse Parness à PCMag. "Foi quando me virei para o mundo natural em busca de inspiração. As lagartixas são os melhores escaladores do mundo; eles podem pendurar todo o seu peso corporal de um dedo do pé. E a maneira como conseguem fazer isso é usar essa incrível microestrutura que está em seus pés: muitos pêlos minúsculos."

"Então comecei a pesquisar sobre a criação de versões sintéticas desses cabelos e aplicá-las aos nossos robôs para permitir a escalada vertical", continuou ele. "Quando cheguei ao JPL, comecei a pensar na gravidade zero da microgravidade, que é muito mais um problema de escalada do que um problema de caminhada. Se você não se pendura na superfície, cai - você flutua no espaço sideral".

Esses pêlos sintéticos, ou "caules", são uma versão simplificada dos que estão no pé de uma lagartixa da vida real; em forma de cunha com uma tampa inclinada em forma de cogumelo (foto acima). Quando a empunhadura toca levemente parte de um objeto, apenas as próprias pontas dos cabelos fazem contato com essa superfície. A viscosidade liga e desliga, dependendo da direção dos cabelos a qualquer momento.

A adesividade temporária é explicada pelas Forças de Van der Waals (batizadas em homenagem ao físico Johannes Diderik van der Waals, ganhador do Prêmio Nobel), onde os elétrons que orbitam os núcleos de átomos não são uniformemente espaçados, criando uma leve carga elétrica e gerando a força. A força é aplicada, aumentando a área de contato entre os "talos" e a superfície, proporcionando maior adesão. Quando a força é relaxada, os "caules" retornam à posição vertical e a viscosidade é desativada.

A pinça será mais útil quando conectada às unidades do robô como efetores finais (mãos) para participar de equipes de colaboração humano / robô no espaço.

"Os astronautas têm muitas restrições no ambiente em que trabalham", explicou Parness. "Eles têm luvas pressurizadas, por exemplo, para que sua destreza não seja o que poderia ser. Portanto, conseguir robôs para ajudá-los a ser eficazes é fundamental. Nossa tecnologia de pinças pode ser usada por um robô rastejante que se desloca pela parte externa da Estação Espacial Internacional. fazer inspeções de rotina, tarefas de limpeza, verificação de equipamentos, para que o humano não precise se vestir e sair até que o robô encontre um problema sério ".

Tudo funciona lindamente em gravidade zero. As pinças foram testadas com sucesso no JPL em mais de 30 materiais comuns usados ​​em naves espaciais e também foram testadas dentro de uma câmara de vácuo térmico a temperaturas de menos 76 graus Fahrenheit para simular as condições do espaço. Eles também embarcaram em um voo de teste pelo Programa de Oportunidades de Vôo da Diretoria de Missões de Tecnologia Espacial da NASA.

"Testamos no plano de microgravidade da NASA e ninguém vomitou, o que foi um alívio, porque tem uma reputação de causar enjôo aos humanos", brincou Parness. "Demonstramos as garras em vários cenários de missão, como coletar detritos e em um robô inspecionando um satélite para manutenção. Tínhamos um cubo flutuante de 10 kg com diferentes superfícies texturizadas comumente usadas na espaçonave e conseguimos pegá-lo, manipulá-lo, e solte-o como você pode pegar um pedaço de detrito, rebocá-lo e soltá-lo para queimar ao entrar na atmosfera da Terra. A parte mais difícil foi fazer com que os detritos flutuantes e o operador estivessem no mesmo lugar ao mesmo tempo, nesse caso, um robô é melhor que um humano ".

Confira-os em ação no vídeo abaixo.