科學家研製出「壁虎抓手」清理太空垃圾

2020-12-04 新華網客戶端

　　新華社華盛頓６月２８日電（記者林小春）美國史丹福大學研究人員２８日報告說，受壁虎吸附牆壁原理啟發，他們研製出一種能夠抓住太空漂浮物體的機械抓手，有望用來清理回收威脅日益增大的太空垃圾。

　　這項成果當天發表在新一期美國《科學·機器人學》雜誌上。論文第一作者、史丹福大學機械學院姜皓博士告訴新華社記者，近年來，太空垃圾數量迅速增長，導致現役衛星承受著越來越多的威脅，抓取並回收太空垃圾成為重要的研究方向。他們經５年研究研製出「壁虎抓手」，從原理上說可以抓取很多種形狀、大小、材料的太空垃圾，如太陽能電池板、飛船艙體、燃料箱外殼、火箭外殼等。

　　姜皓解釋說，壁虎吸附牆壁是靠它們腳上細微毛髮與牆壁接觸的分子間吸附力，他們研發的仿壁虎材料運用了相同原理，核心在於有方向的吸附力，也就是說這種材料在平時不粘，而當有切向力的時候就會牢牢吸住物體表面，整個過程幾乎不需要進行按壓。把兩塊這樣的材料組合成一個抓手，使用時看起來「只是輕輕接觸物體表面就能粘上去」。

　　目前，「壁虎抓手」原型機分為抓平面和抓曲面兩類。抓平面原型機可以抓取任意大小的平面，抓曲面原型機可以抓０．６至２．２米直徑的曲面。「真正應用在太空可以考慮使用尺寸可變化的抓手，或者根據具體應用要求來確定。」姜皓說。

　　研究人員在實驗室、零重力飛機和國際空間站裡進行的測試表明，「壁虎抓手」原型機能抓取並操作重達３７０千克的目標物體，也能抓取並操作質量不到３００克的物體。輕的物體在零重力中很容易被推走，所以抓取小質量物體同樣有必要進行測試。

　　此前，曾有人提出一些其他方案，比如使用一張大網或者磁鐵，但這些方案都只停留在計劃和仿真階段。姜皓等人是最開始製作原型機並投入微重力環境中測試的團隊。現在，他們正在開展的一個研究課題是探索太空垃圾表面的腐蝕情況，確定腐蝕問題對吸附能力的影響。此外，他們還計劃在未來開展飛船艙外的實驗。

　　「我現在不能預言『壁虎抓手』什麼時候會真正投入應用，」姜皓說，「但是從這５年發展來看，我覺得投入應用不會太遠。在技術上我們還將引入觸覺傳感器和靜電吸附來輔助，更好地提升抓手的性能。」

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