По данным НАСА, в настоящее время на орбите Земли находится более 27 000 осколков космического мусора размером больше софтбольного мяча, и они движутся со скоростью до 17 500 миль в час, достаточно быстро, чтобы небольшой осколок мог повредить спутник или космический корабль, как межгалактическое пушечное ядро.

Следовательно, очистка от этого космического мусора станет важной задачей, если агентства намерены запускать на орбиту больше ракет и спутников. Профессор машиностроения Университета Юты Джейк Дж. Эбботт возглавляет группу исследователей, которые открыли метод манипулирования орбитальным мусором с помощью вращающихся магнитов. С помощью этой технологии роботы могли бы в один прекрасный день аккуратно вывести металлолом на разрушающуюся орбиту или дальше в космос, фактически не прикасаясь к нему, или они могли бы ремонтировать неисправные объекты, чтобы продлить их срок службы.

Их исследование подробно описано в статье "Ловкие магнитные манипуляции с проводящими немагнитными объектами", опубликованной в этом месяце в журнале science., Природа. В число соавторов входят аспиранты U.S. Лан Фам, Гриффин Табор и Ашкан Пурканд, бывший аспирант Джейкоб Л. Б. Аман и доцент U.S. School of Computing Такер Херманс. Вы можете прочитать копию статьи здесь.

Концепция предполагает перемещение металлических, немагнитных объектов в пространстве с помощью вращающихся магнитов. Когда металлический мусор подвергается воздействию изменяющегося магнитного поля, электроны циркулируют внутри металла по круговым петлям, "как когда вы вращаете чашку кофе, и она вращается снова и снова", - говорит Эбботт.

Этот процесс превращает кусок мусора, по сути, в электромагнит, который создает крутящий момент и силу, что может позволить вам контролировать, куда летит мусор, не захватывая его физически.

Хотя идея использования такого рода магнитных токов для манипулирования объектами в пространстве не нова, Эбботт и его команда обнаружили, что скоординированное использование нескольких источников магнитного поля позволяет им перемещать объекты на шесть градусов, включая их вращение. Раньше было известно только, как перемещать их в одной степени движения, например, просто толкать их.

"Что мы хотели сделать, так это манипулировать этой штукой, не просто пихать ее, а на самом деле манипулировать ею, как вы делаете на Земле", - говорит он. "Такая форма ловких манипуляций никогда раньше не проводилась".

Обладая этими новыми знаниями, ученые, например, могли бы остановить бешеное вращение поврежденного спутника, чтобы отремонтировать его, что раньше было невозможно.

"Вы должны взять этот сумасшедший объект, парящий в космосе, и поместить его в такое положение, чтобы им можно было манипулировать с помощью руки робота", - говорит Эбботт. "Но если он выйдет из-под контроля, вы можете сломать руку робота, делая это, что только создаст больше мусора".

Этот метод также позволяет ученым манипулировать объектами, которые особенно хрупки. В то время как рука робота может повредить объект, потому что ее коготь прикладывает усилие к одной его части, эти магниты будут прикладывать более мягкое усилие ко всему объекту, так что ни одна секция не пострадает.

Чтобы проверить свои исследования, команда использовала серию магнитов для перемещения медного шарика на пластиковом плоту в резервуаре с водой (лучший способ имитировать медленно движущиеся объекты в условиях микрогравитации). Магниты перемещали сферу не только по квадрату, но и вращали шар.

Эбботт говорит, что этот недавно открытый процесс может быть использован с вращающимся магнитом на роботизированной руке, стационарным магнитом, который создает вращающиеся магнитные поля, или вращающимся сверхпроводящим электромагнитом, подобным тем, которые используются в МРТ-сканерах.

Эбботт считает, что этот принцип манипулирования немагнитными металлическими объектами с помощью магнитов может найти применение и за пределами очистки от космического мусора.

"Я начинаю задумываться о том, какие существуют потенциальные приложения", - говорит он. "У нас есть новый способ приложить силу к объекту для точного выравнивания, не прикасаясь к нему".

Но на данный момент эта идея может быть немедленно применена, чтобы помочь решить проблему космического мусора, вращающегося вокруг Земли.

"НАСА отслеживает тысячи космических обломков так же, как авиадиспетчеры отслеживают самолеты. Вы должны знать, где они находятся, потому что вы можете случайно врезаться в них", - говорит Эбботт. "Правительство США и правительства всего мира знают об этой проблеме, потому что с каждым днем этого материала накапливается все больше и больше".