在太空中,粘附性代表了兩大挑戰(zhàn)。第一,機(jī)器人通常難以應(yīng)對(duì)崎嶇不平的表面,更不用說(shuō)火星上看到的那種懸崖峭壁。第二,太空中存在著重力挑戰(zhàn)。
噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室機(jī)器人電氣工程師亞克·卡拉斯(Jaakko Karras)說(shuō):“在零重力環(huán)境下,即使在表面上按住尺子都非常困難。”沒(méi)有重力將你固定在地面上,很容易違反牛頓第三定律,即相互作用的兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等,方向相反,作用在同一條直線上的。
這不僅是微重力環(huán)境中的問(wèn)題,在低重力環(huán)境(比如小行星或彗星上),這個(gè)問(wèn)題也很難解決。卡拉斯說(shuō):“當(dāng)你登陸到小行星上想要采集樣本時(shí),就在你開(kāi)始鉆探時(shí),你的鉆頭可能會(huì)改變方向,不是鉆向小行星表面。”
那么機(jī)器人能做什么?卡拉斯說(shuō):“對(duì)于我們來(lái)說(shuō),最常見(jiàn)的解決方案就是仿生,它們可隨時(shí)隨地幫助解決我們周圍的所有問(wèn)題。”當(dāng)卡拉斯及其團(tuán)隊(duì)在垂直巖石墻壁上測(cè)試攀爬機(jī)器人時(shí),蜥蜴恰好從旁經(jīng)過(guò)。這個(gè)快速爬過(guò)的小動(dòng)物不僅未令卡拉斯惱火,反而讓他從中獲得靈感。
他的團(tuán)隊(duì)利用范德瓦耳斯力制造粘性,與壁虎攀爬光滑表面的方法相似。為了應(yīng)對(duì)崎嶇地形,他們還建立了類似爪子的微刺夾,可以彎曲和收縮。在太空中,壁虎粘性和微刺夾都非常有效。壁虎粘性正在國(guó)際空間站測(cè)試,宇航員利用它將物體固定在內(nèi)部面板上,但NASA正考慮使用它取代尼龍搭扣。而微刺夾在小行星重新定向任務(wù)中非常重要:小釘將被覆蓋在機(jī)器人手臂上,用于獲取月球軌道附近小行星的漂礫和沉積物。
卡拉斯還希望未來(lái)太空任務(wù)中,可以使用微刺夾的垂直攀爬能力探索火星洞穴和巖漿管道。他說(shuō):“這些地方都還未被探測(cè)過(guò),因?yàn)樵谄渲幸苿?dòng)過(guò)于困難。但是它們可能存在液態(tài)水,并處于低輻射的庇護(hù)區(qū)內(nèi)。它們對(duì)調(diào)查過(guò)去或當(dāng)前可能存在的生命非常重要。因此,如果我們能在20年內(nèi)發(fā)現(xiàn)火星人,或許你要感謝蜥蜴。”