Земната природа в помощ на астронавтите

Откъс от статията „Земната природа в помощ на астронавтите“, която може да прочетете в брой 53 на InGlobo. Може да го поръчате на хартия, pdf или дигитален четец от онлайн магазина ни.

Да измислиш нещо ново е възможно само ако наблюдаваш онова, което вече съществува. От този принцип се ръководят мнозина изобретатели и в техен главен източник на идеи се превръща природата – великият иноватор, който може да си позволи да експериментира милиони години, докато не открие съвършената технология.

През 1941 г. швейцарският инженер Жорж дьо Местрал се връща заедно с кучето си от излет в планината. У дома изобретателят часове наред се бори да отстрани от козината на домашния си любимец бодливите семенни кутийки от репей, здраво полепнали по време на разходката. Ученият любопитно започва да разглежда бодличките на този бурен, наричан още казашки бодил, и в края им открива миниатюрни кукички, които прилепват веднага към повърхността, но трябва да бъдат разлепени със сила.

Дьо Местрал започва да търси решение как в бита да може да бъде намерено приложение на тази съвършена биомимикрия, и го намира след цели 11 години, по време на които изпробва различни материали и технологии, преди да стартира техническото производство на продукта, наречен самозалепваща текстилна лепенка велкро. През 1951 г. ученият подава заявление за патент, което е одобрено четири години по-късно. Още първите производители въвеждат в употреба търговското наименование Velcro, съставено от френските думи velours („велур“) и crochet („кука“). След няколко години все повече фирми започват да произвеждат разнообразни продукти, основно използвани за облекло, чанти и обувки навсякъде по света, но много по-полезни се оказват лепенките извън земната орбита. Наред с приложението си в апарати за измерване на кръвно налягане, бебешки пелени, чанти, инструменти, в автомобили и кабелни връзки, лепенките на Дьо Местрал са незаменими в дизайна на космическите скафандри.

На различни места в екипировката на Нийл Армстронг и Едуин Олдрин по време на първото им кацане на Луната през 1968 г. могат да се видят за първи път този вид закопчалки. На Международната космическа станция (МКС) най-напред в руския сектор закрепването на различни предмети и уреди започва да става, като на стените са залепени влакнести подложки, а на подвижни уреди и инструменти, както и на предмети за ползване в бита като моливи и прибори за хранене, се намират кукичките на закопчалката.

Да сме по-близо до звездите ни помага и едно такова скромно насекомо като паяка гладиатор (Deinopis subrufa). Неговият начин на лов подхвърля на инженерите идеята за най-ефективното събиране на космическия боклук. Този паяк, който обитава Източна Австралия и Тасмания, си е изработил великолепна тактика: тъче паяжина, която носи намотана на предните си крачка и щом само потенциалната жертва се доближи до него, паякът я хвърля върху ѝ. Ето така се събират и боклуците в пространството извън нашата планета.

Според разчетите на Европейската космическа агенция към 2019 г. в околоземна орбита се намират над 29 000 фрагмента с размер над 10 см. Всеки един от тях представлява опасност за МКС и за другите апарати, изпълняващи задачи, движейки се с високи скорости. За да решат проблема, инженерите на британската компания SSTL заедно със специалисти от Airbus и Университета на Съри са разработили апарата RemoveDEBRIS, снабден със своеобразен харпун и мрежа, както и с лидар (технология за дистанционно измерване на разстояния) и камера за проследяване на разположените в близост обекти. Изпитанията на оборудването вече са проведени на МКС. За целта от борда на станцията е хвърлен фрагмент, имитиращ космически боклук, и RemoveDEBRIS успява да го улови с помощта на мрежата, „подсказана“ му от паяка гладиатор.

Камилите пък са напът да помогнат да се реши проблемът с износването и затъването на колелата на луноходите. Известно е, че това симпатично животно се движи по пустинните дюни, без да се забива до коленете си в пясъка, благодарение на широките си копита, под които има дебели и меки мазоли. През 1971 г. мисията „Аполо 15“ извежда на повърхността на земния спътник луноход, което позволява на астронавтите да преодолеят разстояние от около 27 километра.

Следващата година мисията „Аполо 17“ поставя рекорд, изминавайки в луноход повече от 35 километра. Японската агенция за аерокосмически изследвания (JAXA) обаче планира през 2029 г. да преодолее около 10 000 километра на Луната. Толкова мащабна задача е съпроводена от нови проблеми. Един от тях е опасността изследователите да затънат в лунната почва, след като останат без колела. Частици от почвата приличат на абразивен материал и бързо изтъркват гумата. За да реши задачата, екип на компанията Bridgestone създава особено колело, използвайки принципа, на който е оформено копитото на камилата.

Колелото е снабдено със сдвоени шини от материал, наподобяващ стоманена вата, разположени плътно една до друга, като релефът на протектора върху тях е насочен в противоположни посоки. Такова устройство има по-дълъг живот и позволява да се оптимизира разпределението на тежестта на лунохода, за да не затъне той дълбоко в лунния пясък.

Може да набеждаваме слона, че е най-тромавото животно в природата, но науката опровергава тази му слава, след като вижда в хобота му идеалния механизъм за хващане на дребни предмети. На ловкостта и точността, с които си служи слонът със своя хобот, може само да се завижда: той без усилие може да хване дори малка тревичка или клонка. Създаването на съвършени манипулатори, които заместват ръцете на астронавтите и им позволяват не само да извършват технически операции на МКС, но и да изследват други планети с контролирани от тях апарати, е една от основните задачи на космическия дизайн.

Пробив правят инженерите от немската компания Festo, които през 2010 г. създават манипулатор, наречен Bionic Handling Assistant, използващ принципа на движение на слонския хобот. Техният апарат представлява супергъвкав „хобот“ с меки „пръсти“ в края, които внимателно и сигурно удържат предметите. Устройството не само външно копира хобота (ръката на робота е покрита с гофриран полимер, който наподобява набръчканата кожа на слона), но и напълно подражава на движенията му благодарение на сложна система от сензори. Компанията Festo се надява, че подобни хоботи в съвсем скоро бъдеще ще заменят манипулаторите, които – уви – не могат да се похвалят с такава точност и плавност на движенията.

Цялата статия може да прочетете в брой 53 на InGlobo.