Bộ Kẹp Bắt Chước Gecko Có Thể Sớm Bắt Được Rác Vũ Trụ năm 2025

Tôi không chắc lần spacewalk cuối cùng của bạn là khi nào, nhưng bạn có thể nhớ rằng việc thao tác vật thể hơi khó khăn một chút, với bộ găng tay và trạng thái siêu trọng lực. Vì vậy, các dụng cụ của bạn đã được thắt dây, mặc dù điều này không nhất thiết có nghĩa là túi dụng cụ của bạn không thể bay đi. Bây giờ hãy tưởng tượng một cánh tay robot cố gắng làm điều tương tự.

Ngay cả ở Trái Đất, robot vẫn gặp khó khăn với những thao tác thường nhật nhất. Điều gì đó đơn giản như nhặt lên một chai nước cũng khó khăn đối với robot, đặc biệt là nếu nó không mong đợi chai sẽ bị nhăn dưới sức nặng. Lên vũ trụ, việc nắm chặt các vật thể trở nên vô cùng ngớ ngẩn. Cúp hút hoàn toàn không thích hợp, bởi chúng không hoạt động trong không gian hút. Và sự thay đổi nhiệt độ cực đoan loại bỏ bất kỳ loại keo dính nào.

Nhưng ai cần keo dính khi bạn có gecko? Tuyệt vời không phải là gecko thực sự, mà là một bộ kẹp được lấy cảm hứng từ những bàn chân không chịu trọng lực đáng kinh ngạc của chúng. Một loại kẹp robot thông minh mới cho không gian đang làm điều đó, nhóm nghiên cứu của Đại học Stanford và NASA JPL báo cáo ngày hôm nay trong Khoa Học Robotics. Nó không chỉ giúp robot nắm chắc những vật thể như mảnh rác vũ trụ, mà còn tăng cường sức mạnh cho robot ngay tại Trái Đất.

Gecko có thể leo trên tường vì chân của chúng được phủ bởi những sợi lông nhỏ, chia thành những sợi nhỏ hơn gọi là spatulae. Mỗi sợi nhỏ này có kích thước nhỏ đến mức tạo ra mối liên hệ cực kỳ gần gũi với bề mặt, tạo ra sự thu hút nhỏ bé ở mức phân tử. Nhỏ bé khi xem riêng lẻ, nhưng chúng ta đang nói về triệu triệu spatulae. Vì vậy, những hiện tượng này, được biết đến là lực van der Waals, thực sự cộng lại với nhau, đến mức mà một con Gecko có thể dính vào tường.

Bộ kẹp mới này hoạt động dựa trên cùng nguyên lý đó. Nó bao gồm những miếng đệm được phủ bởi không phải là những sợi lông, mà là những lá cưa siêu nhỏ được làm từ cao su silicone—cùng loại vật liệu với những chiếc spatulas tinh tế đó. Vì vậy, cao su silicone có thể chịu được nhiệt độ của bếp, lạnh của tủ lạnh và sự biến đổi nhiệt độ hoang dã của không gian.

Bộ kẹp cầm tay bao gồm các đệm dính cặp, với những lá cưa siêu nhỏ hướng vào các hướng ngược nhau. Các cặp này được kết nối bằng cáp—đó là phần robot. “Chúng tôi kéo chúng lại với nhau và tạo ra một lực nội bộ," Mark Cutkosky, kỹ sư cơ khí Đại học Stanford, cùng tác giả của bài báo nói. "Và đó chính là điều tạo ra sự dính kết." Những chiếc lá cưa nằm phẳng, tạo ra mối tiếp xúc cực kỳ gần gũi với vật thể, và bùng nổ, sự dính kết.

Câu hỏi đặt ra là: Làm thế nào để mở rộng việc nắm chặt này để nắm vật thể lớn? Bí quyết là đảm bảo tải trọng giống nhau trên mỗi đệm. Nếu không, bạn sẽ rủi ro khi một đệm chịu quá nhiều tải và mất khả năng nắm. "Nếu bạn không làm điều gì đó để ngăn chặn nó, nó sẽ lan ra trên toàn bộ khu vực như một vụ tuyết rơi và vật thể sẽ bị rơi xuống," Cutkosky nói. Nhưng vì các đệm hoạt động cùng nhau thay vì độc lập, chúng phân phối tải trọng đều.

Bây giờ, nếu bạn muốn dọn dẹp rác vũ trụ, vấn đề của bạn là gấp đôi. Một là, bạn sẽ làm việc với bề mặt phẳng hoặc cong—hãy nghĩ đến hình dáng của một tên lửa—mà không có điểm tốt để nắm bằng tay robot truyền thống. Và hai, đây sẽ là một hoạt động cực kỳ tinh tế. Nếu bạn cố thủy tác một mảnh rác vũ trụ hoặc phóng một cái lưới vào nó, bạn sẽ tạo ra một vài lực lượng không kiểm soát được.

Bộ kẹp này có thể giải quyết cả hai vấn đề. Vì nó nằm phẳng, nó có thể bám vào một tấm pin mặt trời lạc đà như một cái cốc hút, chỉ không có sự hút. Và nó có thể đối phó với các vật thể cong nhờ vào những chiếc cánh dính mà gập ra và ôm sát bề mặt. Trong các thử nghiệm của họ trên các chuyến bay không trọng lực, các nhà nghiên cứu sẽ nắm bắt các vật thể như hình trụ và thả tự do bộ kẹp của họ và sau đó... không có gì. “Không có gì,” Cutkosky nói. “Hoàn toàn không có gì. Nó không tạo ra bất kỳ sự dao động, rối loạn hoặc động lượng phụ thêm nào cho nó, và đó chính là hiệu ứng bạn muốn ở không gian.”

Và giống như rất nhiều công nghệ khác được phát triển cho hoặc bởi NASA, bộ kẹp có thể dễ dàng được áp dụng vào robot trên trái đất. Hãy nghĩ về việc nắm chặt không chỉ là rác vũ trụ, mà còn là các vật thể trên dây chuyền lắp ráp. Sau tất cả, nếu nó đủ tốt cho gecko và đủ tốt cho NASA, thì cũng đủ tốt cho chúng ta.