Gecko-Greifer sammeln Weltraumschrott

Trockene Hafttechnik bewährt sich unter Schwerelosigkeit
Während eines Parabelflugs testen die Forscher die Hafteigenschaften ihres Gecko-Greifers unter Mikrogravitation.
Während eines Parabelflugs testen die Forscher die Hafteigenschaften ihres Gecko-Greifers unter Mikrogravitation.
© Jiang et al., Sci. Robot. 2, eaan4545 (2017)
Stanford (USA) - Hunderttausende Schrottteile umkreisen mit hoher Geschwindigkeit die Erde. Dieser Weltraummüll gefährdet Satelliten und die Internationale Raumstation, die bei Kollisionen stark beschädigt werden könnten. Zumindest die mehr als 20.000 größeren Objekte mit mindestens zehn Zentimeter Durchmesser wollen amerikanische Wissenschaftler mit Roboter-Greifern nach dem Vorbild von Geckofüßen in Zukunft einsammeln. In der Fachzeitschrift „Science Robotics“ berichten sie über einen erfolgreichen Testlauf ihrer Gecko-Greifer unter Schwerelosigkeit. Diese Methode soll effizienter funktionieren als bisher vorgeschlagene Sammeltechniken mit Harpunen oder Netzen.

„Viele Schrottteile sind zu groß für konventionelle mechanische Greifer“, sagt Hao Jiang von der Stanford University in Kalifornien. Vor allem die harschen Bedingungen im Weltraum – Vakuum, Strahlung, Schwerelosigkeit – erschweren einen reibungsfreien Einsatz. Doch dünne Silikonfolien, die nach dem Vorbild der feinen Härchen an den Füßen von Geckos strukturiert sind, können selbst in dieser extremen Umgebung zuverlässig an glatten Flächen fest anhaften. Verantwortlich dafür sind schwache van-der-Waals-Kräfte, die sich zwischen Silikonfolie und Oberfläche ausbilden.

Gemeinsam mit seinen Kollegen prägte Jiang in eine Schicht aus Polydimethylsiloxan eine Mikrostruktur aus etwa 100 millionstel Meter kleinen Keilen. Diese Haftfolien ordneten sie sowohl auf starren als auch flexiblen Unterlagen an. Über einen Federmechanismus verknüpften die Forscher die Haftmodule mit einem handlichen Gerüst. Diesen Gecko-Greifer testeten sie während der einige Sekunden dauernden Schwerelosigkeit – genauer Mikrogravitation – bei einem Parabelflug. Erfolgreich konnten sie damit verschiedene, bis zu etwa einen Meter großen Objekte – einen Würfel, einen Zylinder und eine Kugel – festhalten und kontrolliert bewegen.Veränderten sie danach über den Federmechanismus den Winkel zwischen Haftmodul und Objektoberfläche, löste sich die trockene Haftbindung wieder.

Auch Versuche an Bord der Internationalen Raumstation mit bis zu 370 Kilogramm schweren Objekten verliefen erfolgreich. Jiang und Kollegen konnten auch schon erste Roboterarme mit den Gecko-Greifern ausstatten. „In weiteren Schritten werden wir zusätzliche Sensoren integrieren, um die Adhäsionskräfte besser zu kontrollieren“, sagt Jiang. Dann könnten schon bald erste Versuche im freien Weltraum außerhalb der Internationalen Raumstation folgen. Wann erste Schrottteile mit den Gecko-Greifern eingesammelt werden können, lässt sich heute aber noch nicht absehen.

© Wissenschaft aktuell


 

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