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自從人類可以發射太空航天器以來,太空中的人造垃圾就開始變得越來越多,2011年的時候,就有科學家分析認為太空中直徑大於10釐米的人造物已經多達2.2萬片,2020年5月時,又有人估計小於直徑10釐米的太空碎片至少90萬片左右,而俄羅斯航天部門在2019年5月份時甚至稱直徑一毫米以上的太空碎片多達12.5億個。
↑太空垃圾隨年份增加模擬圖
這些太空垃圾以極高的速度飛行在地球的周圍,會對在軌執行的有用的航天器造成極大威脅,而較大的報廢航天器如果掉落到地面上,在人口密集區降落的話,也會有很大的危險性。前幾年有一部名叫《地心引力》的美國科幻電影就是以太空垃圾導致空間站等航天器都被撞毀為背景創作的。
近幾年,馬斯克更是提出了打造太空網際網路,推出了多達4萬多顆衛星的星鏈計劃,每隔一兩個月就會往太空中發射多達60顆的星鏈衛星,世界上也有一些其他欲打造太空網路的公司準備跟進推出自己的太空網際網路衛星計劃,這也會使得太空中的衛星越來越多,而這類衛星可使用的時間並不長,不久後它們也都會成為太空垃圾。
這些太空垃圾飛行在地球的周圍,不單對太空中的可用航天器和地面人員和建築等有危險性,而且它自身也佔用了軌道,使得準備發射的航天器沒有更好的軌道可用,這些情況也都表明,清除太空垃圾是人類越來越迫切要做的事情。
近日,中國天津大學現代機構學與機器人學中心的康榮傑和戴建生等學者帶隊研發了一款新型連續體仿生機器人,據說可以隨火箭升空捕捉太空垃圾。
這種機器人由超彈性鎳鈦合金製作的中央骨架和3D打印出的約束盤構成,有著像大象鼻子或者說八爪魚(章魚)一樣的可延伸性結構,能伸出去抓握東西,因為它可以透過均勻分佈在約束盤周圍的驅動絲控制其本體結構,從而產生主動彎曲或根據環境變化發生被動變形,這使得它就像一隻靈巧的手臂,可以在其四周隨意抓握東西,多安裝幾條將可以像“八爪魚”一樣四處抓東西。
在抓握東西的一端也有攝像頭,這使得它的機械手可以繞過障礙物抓取目標。專家稱其可“應用於空間非合作目標的捕獲”,也就是“太空捕手”,該仿生機器人可在未知環境下執行避障探索等動作,所以不會被太空垃圾撞毀,不需要配備複雜的感測系統,就可以抓取失效衛星和太空碎片,另外還可應用於災難環境救援等。這項研究成果已經發表在《基於《機器人學研究》上。
參考資料:
《深圳商報》2月4日文章《中國研製太空捕手,將用於清除太空垃圾》
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可以在飛船或空間站四周裝上一些極具韌性的網,返回時順便回收,這樣不僅清除太空垃圾,而且還可獲取一些資料,便於人類跨入量子時代。