Cómo los geckos pueden mejorar los viajes espaciales

Cuando la carrera espacial de la era de la Guerra Fría comenzó en la década de 1950, nadie pensó realmente en el futuro problema de la basura. Pero ahora hay más de 21, 000 piezas de escombros orbitales en la órbita de la Tierra, incluido un grupo creciente en órbita geosíncrona donde se encuentran muchos satélites valiosos, así como cerca de la Estación Espacial Internacional en órbita terrestre baja.

En 2009, hubo una colisión accidental que sacó un satélite de comunicaciones y la situación solo está empeorando. Incluso hay un Comité Interinstitucional de Coordinación de Residuos Espaciales, con participación activa de varios programas espaciales de las naciones, incluidos EE. UU., India, Alemania, Rusia, Corea y China.

El Dr. Aaron Parness, Líder de Grupo de Robótica en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, tiene una solución. Su equipo construyó un sistema de anclaje que limpia los cuerpos de cohetes desechados y los satélites no operativos. La parte interesante? Está modelado en un gecko (sí, el animal con pies pegajosos).

Parness comenzó esta investigación cuando llegó a Stanford para graduarse de la escuela. "Originalmente estábamos pensando en robots para escalar paredes, así que estaba interesado en darles una movilidad más avanzada", dijo Parness a PCMag. "Fue entonces cuando recurrí al mundo natural en busca de inspiración. Los geckos son los mejores escaladores del mundo; pueden colgar todo su peso corporal de un dedo del pie. Y la forma en que pueden hacerlo es usando esta increíble microestructura que está en sus pies: muchos pelitos pequeños ".

"Así que comencé a investigar para crear versiones sintéticas de estos pelos y aplicarlos a nuestros robots para permitir la escalada vertical", continuó. "Cuando llegué al JPL, comencé a pensar en la microgravedad de gravedad cero, que es mucho más un problema de escalada que un problema de caminar. Si no te cuelgas de la superficie te caes, flotas lejos en el espacio exterior".

Estos pelos sintéticos, o "tallos", son una versión simplificada de aquellos en el pie de un gecko de la vida real; en forma de cuña con una tapa inclinada en forma de hongo (en la foto de arriba). Cuando la almohadilla de agarre toca ligeramente parte de un objeto, solo las puntas de los pelos hacen contacto con esa superficie. La adherencia se enciende y apaga, dependiendo de la dirección de los pelos en cualquier momento.

La adhesividad temporal es explicada por las fuerzas de Van der Waals (llamado así por el físico ganador del Premio Nobel Johannes Diderik van der Waals), donde los electrones que orbitan los núcleos de los átomos no están espaciados uniformemente, creando una ligera carga eléctrica y generando la fuerza. Se aplica fuerza, aumentando el área de contacto entre los "tallos" y la superficie, proporcionando una mayor adherencia. Cuando la fuerza se relaja, los "tallos" vuelven a una posición vertical, y la adherencia se desactiva.

La pinza será más útil cuando esté unida a unidades de robot como efectores finales (manos) para participar en equipos de colaboración humano / robot en el espacio.

"Los astronautas tienen muchas limitaciones en el entorno en el que trabajan", explicó Parness. "Tienen guantes presurizados, por ejemplo, por lo que su destreza no es lo que podría ser. Por lo tanto, conseguir que los robots los ayuden a ser efectivos es primordial. Nuestra tecnología de pinzas podría ser utilizada por un robot que se arrastra por el exterior de la Estación Espacial Internacional hacer inspecciones de rutina, tareas de limpieza, revisar el equipo, para que el humano no tenga que vestirse y salir hasta que el robot encuentre un problema grave ".

Todo funciona de maravilla en gravedad cero. Las pinzas se han probado con éxito en JPL en más de 30 materiales comunes utilizados en naves espaciales, y también se han probado dentro de una cámara de vacío térmico a temperaturas de menos 76 grados Fahrenheit para simular las condiciones del espacio. También subieron en un vuelo de prueba a través del Programa de Oportunidades de Vuelo de la Dirección de Misión de Tecnología Espacial de la NASA.

"Probamos en el avión de microgravedad de la NASA y nadie vomitó, lo cual fue un alivio, porque tiene la reputación de dar a los humanos mareos por movimiento", bromeó Parness. "Demostramos las pinzas en varios escenarios de misión, como recoger escombros y en un robot inspeccionando un satélite para mantenimiento. Teníamos un cubo flotante de 10 kg con diferentes superficies texturizadas comúnmente utilizadas en naves espaciales y pudimos agarrarlo, manipularlo, y suéltelo tal como podría agarrar un pedazo de escombros, tírelo hacia abajo y suéltelo para quemar al entrar en la atmósfera de la Tierra. La parte más difícil fue conseguir que los escombros flotantes y el operador estuvieran en el mismo lugar al mismo tiempo, en ese caso, un robot es mejor que un humano ".

Míralos en acción en el siguiente video.