壁虎是自然界最有技巧的攀爬者之一，它可能是清理地球周围大量碎片的关键。美国宇航局（NASA）和斯坦福大学（Stanford）的科学家已经开发出一种机器人原型，这种机器人可以抓住太空中的物体，就像壁虎粘在墙上一样。这种机器人可能是一个关键的工具，用于抓取和重新安置太空垃圾，帮助清理地球轨道，使其更安全的太空旅行。

这种机器人利用了壁虎用来攀爬的相同概念。动物的脚其实并不粘；它们被成千上万的微小的毛发所覆盖，这些毛发在一起就像一种柔软的粘合剂。为了模仿壁虎的脚，这个机器人有一个特殊的垫子，上面有成千上万根硅橡胶的细毛，比你头上的头发小10倍。这使得机器人可以用同样的力来“抓取”，只需将垫子放在物体的表面上。

就像壁虎一样，把手很容易打开和关闭。壁虎脚上的毛发是倾斜的，所以蜥蜴必须把脚放在一定的角度才能粘住。然后，它可以简单地从另一个方向拔出它的脚。机器人上的“毛发”也有一个倾斜角度，因此通过向不同的方向拉开，夹钳可以很容易地从附着的物体上取下自己。

这种粘贴技术对于控制不规则的太空垃圾至关重要。这些垃圾中的大部分包括已经耗尽燃料的退役卫星或火箭部件，它们都在轨道上以每小时数千英里的速度运行。这些物体经常不稳定地旋转或移动，它们的表面相对光滑，很难抓住。但是今天在《科学机器人学》上描述的壁虎抓手不需要把手就能抓取——任何表面都可以。”这是一种处理这些不合作垃圾的新方法，”帮助创造这项技术的美国宇航局喷气推进实验室机器人工程师亚伦·帕尼斯告诉《边缘报》。

无用的轨道

太空碎片威胁着未来的太空旅行。数十万件废弃的太空硬件围绕地球旋转。这使得地球轨道非常拥挤，并堵塞了宝贵的房地产。例如，大城市上空的地区是放置通信卫星的最佳地点。”但如果在那个位置有一块垃圾，那就是一块非常昂贵的垃圾。

太空垃圾也很危险。国际空间站必须时不时地改变其在轨道上的位置，以避免与碎片发生碰撞。但随着垃圾数量的增加，空间碰撞的概率也随之增加，从而导致更多的碎片。这发生在2009年，当时苏联时代的一颗卫星与美国铱星公司的一颗卫星相撞，产生了数千块碎片。如果这些碰撞发生的次数足够多，最终地球轨道将充满大量垃圾，我们将无法再安全地进入太空。

我们有规章制度来确保我们放的东西一定要下来。卫星运营商必须处理退役车辆，要么在地球大气层中燃烧这些物体，要么将它们置于更高的轨道（称为墓地轨道），在那里它们不会妨碍卫星的运行。但是这些规定在60年代、70年代和80年代发射卫星的时候还没有到位，所以有很多旧的垃圾要小心。

人们想出了新的方法来清除垃圾，比如用激光烧掉硬件。但是抓这些垃圾不是一个选择。空间是真空的，所以吸盘不工作；大多数垃圾是没有磁性的，所以磁铁也没用；斯坦福大学的工程学教授、这项研究的作者之一马克·库特科斯基（MarkCutkosky）说：“极端的温度意味着大多数胶水也不会起作用。”Cutkosky说，如果你想在太空中抓取一些东西，除了壁虎的抓地力之外，几乎没有其他的东西能起作用。

为什么是壁虎？

壁虎的抓地力是不寻常的：它们脚上的细小毛发可以非常接近物体的表面——相隔纳米级的距离。”“这是关键，”库特科斯基说你需要有真正的亲密接触。”这允许头发中的原子与表面上的原子混合。这些原子的电子实际上是以这样一种方式同步的，它们在分子之间引起了吸引力。每根头发的力量加起来，创造了一个强大的整体吸引力超过整个脚。

机器人手爪的“脚”或垫子的工作方式完全相同。硅橡胶的头发直径是人类头发直径的五分之一，为20微米；它们也比人类头发的宽度短，只有60微米高(人类的头发直径约为100微米。）这种机器人也被设计成可以像蜥蜴一样关闭它的粘性。里面的马达将刹车片拉向需要抓地力的方向。当夹持器接近一个表面时，马达会使机器人内部的肌腱绷紧，使毛茸茸的脚垫朝着正确的方向移动，从而粘住。然后，当机器人需要松开时，电机会松开肌腱，将垫子向相反方向移动，以便轻松松开。

这种握持技术已经在太空中进行了测试。2016年，这些被称为壁虎夹爪的毛发被送往国际空间站，以观察它们在微重力下的工作情况。但是研究小组想看看一个有着特殊机动运动的机器人在零重力环境下的表现。因此，他们在一架模拟零重力的飞机上搭载了一个抓握机器人——绰号为呕吐彗星。飞机在天空中做抛物线运动以产生短暂的失重状态。在“呕吐彗星”上，帕内斯用机器人抓取你在太空中可能发现的各种形状，比如球体、立方体和圆柱体。

Jiang et al., Sci. Robot. 2, eaan4545 (2017)

电动夹持器在零重力状态下工作得很好，有时甚至比重力作用时更好。当要释放它抓到的物体时，机器人毫不费力地做到了。”“当他放手的时候什么都不会发生，”库特科斯基说它不会猛拉物体，这是关键要求。这是一种绝对流畅、毫不费力的超然。”

抓住空间

在他们成功的基础上，这个团队现在希望测试机器人在太空中的能力。地球轨道变得异常寒冷，研究人员将需要建造一个新的机器人，能够承受这种不受欢迎的环境。另外，他们还需要证明这种粘合技术在更冷的温度下也能起到同样的作用。

但如果机器人真的能支撑住，研究小组设想未来有两种类型的飞行器可以用来清理太空垃圾。其中一种设计是一颗重达2000磅的大型卫星，配备有一个抓取器，可以在太空中抓取碎片并将其转移到墓地轨道，或者最终在大气层中燃烧。这样的飞行器不可能清除所有的垃圾，但它可以瞄准最危险的垃圾或是轨道上有价值的地方的碎片。另一种选择是**一颗重量不超过几磅的微型卫星，它能到达一块碎片并将其从轨道上移开。这辆车不会持续很长时间-因为它不会有太多的燃料-但风格是便宜得多，建立和飞行。

除了清除太空垃圾，还有其他的应用。一个握紧的机器人可能是国际空间站上的一项宝贵资产，它可以帮助在船的外部进行维修和检查。这可能会减少宇航员进行危险且耗时的太空行走的次数。

帕内斯说，不管机器人的用途是什么，大部分设计功劳都归壁虎所有。”帕内斯说：“如果壁虎不存在，人类就永远不会有这种想法。”这不是一个直观的东西，如果不是生物学的例子，我们永远不会发明它。”