השׂממית בשירות איסוף פסולת חלל עבור נאס”א

במחקר שפורסם בכתב העת Science Robotics מתואר רובוט שפותח באוניברסיטת סטנפורד במיוחד לצורך ניקוי פסולת החלל. הרובוט יכול לתפוס עצמים נעים בתנאי תת-כבידה. במחקר זה, פיתחו החוקרים צבתות רובוטיות בהשראת השממית. בניסויים בנאס”א (סוכנות החלל של ארה”ב) הראו החוקרים שהצבתות הצליחו לתפוס אובייקטים מרחפים בתנאי מיקרו-כבידה

מאת דפנה חיים-לנגפורד

כשאנו מסתכלים מעלה לשמיים, קשה לנו לנחש כי פרט לירח הסובב אותנו, למעלה מחמש מאות אלף פיסות פסולת חלל בגדלים שונים סובבות את כדור הארץ. מדענים מסטנפורד מפתחים כלי לאיסוף פסולת זו בהשראת השׂממית.

פסולת חלל מורכבת מלוויינים שיצאו משימוש, משאריות של רקטות ומזבל רב, תוצרת האדם, שהגיע לחלל בעשרות השנים האחרונות. תנועת הפסולת בחלל יכולה להגיע למהירות של אלפי ועשרות אלפי קמ”ש ובכך להוות סיכון משמעותי לכל העוסקים במלאכת חקר החלל – אסטרונאוטים, לוויינים וספינות חלל. בנוסף, התנגשות חלקי פסולות חלל יכולה ליצר פיצוץ, וזה יגדיל את כמות החלקים הנעים בחלל, מצב שעלול להוביל לשרשרת קטסטרופלית של התנגשויות, המכונה סינדרום קסלר (Kessler Syndrome).

הצורך בפיתוח מכשיר ייעודי לאיסוף פסולת חלל נובע מכך שהכלים הקיימים היום בדרך כלל לא מתאימים לאיסוף חלקים גדולים בעלי פני שטח חלקים. המגנטים לא אפקטיביים באיסוף פיסות אלומיניום או זכוכית (למשל, שאריות תאים סולריים של לוויינים), ושאיבת ואקום לא פעילה בהיעדר אטמוספרה. בנוסף, חומרים שונים כמו דבקים אינם עמידים בטמפרטורות הקיצון בחלל.

במחקר שפורסם בכתב העת Science Robotics ביוני האחרון מתואר רובוט שפותח באוניברסיטת סטנפורד במיוחד לצורך ניקוי פסולת החלל. הרובוט יכול לתפוס עצמים נעים בתנאי תת-כבידה. במחקר זה, פיתחו החוקרים צבתות רובוטיות בהשראת השממית. בניסויים בנאס”א (סוכנות החלל של ארה”ב) הראו החוקרים שהצבתות הצליחו לתפוס אובייקטים מרחפים בתנאי מיקרו-כבידה.

מנגנון ההיצמדות של השממית, המאפשר לה ללכת על משטחים חלקים ולהיצמד הפוך על התקרה רק באמצעות מגע אצבעותיה, מבוסס על עשרות אלפי שערות מיקרוסקופיות שמייצרות הצמדה למשטחים חלקים באמצעות קשרים חלשים. קשרים חלשים רבים יוצרים מנגנון הצמדה חזק. מנגנון ההצמדה של השממית נתן השראה לפיתוחים בתחומים שונים, מכפפות לטיפוס על קירות ועד לדבקים ביולוגיים להדבקת רקמות.

החוקרים מסטנפורד פיתחו את משטחי הצבת בדומה לרגל השממית, כאשר את יכולת ההדבקה של הצבת הם ביססו על אלמנטים בעובי של ארבעים מיקרומטר (השערות של השממית הן בעובי של מאתיים ננומטר לערך). תנועה של אלמנטים אלו בכיוון אחד מייצרת הצמדה, ותנועה בכיוון השני גורמת לניתוק. כמות האנרגיה הנמוכה הדרושה ליצירת התנועה שמובילה להצמדה חשובה מאוד לכל פעולה בחלל, שכן תנועה לא זהירה בחלל יכולה לגרום לנדידה לא מבוקרת של עצמים לכיוונים לא מוגדרים. בשלב זה, הצבתות יכולות לתפוס עצמים במשקל של עד ארבע מאות ק”ג ובנפח של פי מאה מנפח הצבת עצמה.

נלהבים מתוצאות הניסויים עד כה, מתכננים החוקרים לייעל את השימוש בצבתות או לחברן לרובוט שיוכל בבוא היום לא רק לעסוק בניקוי החלל, אלא גם לשמש לתחזוקת תחנות חלל, לוויינים, טלסקופים וכל מה שיוצא מהאטמוספרה בשירות האדם.

למידע נוסף