Исследователи обнаружили способ манипулирования орбитальным мусором с помощью вращающихся магнитов

Компьютерное изображение, показывающее расположение, но не относительные размеры космического мусора, видимого с высокой околоземной орбиты. 

Следовательно, очистка этого космического мусора будет важной задачей, если агентства хотят запускать на орбиту больше ракет и спутников. Профессор машиностроения Университета штата Юта Джейк Дж. Эбботт возглавляет группу исследователей, которые открыли метод управления орбитальным мусором с помощью вращающихся магнитов. С помощью этой технологии роботы смогут в один прекрасный день осторожно перемещать металлолом на разрушающуюся орбиту или дальше в космос, фактически не касаясь его, или они могут ремонтировать неисправные объекты, чтобы продлить свою жизнь.

Их исследования подробно описаны в статье «Ловкие магнитные манипуляции с проводящими немагнитными объектами», опубликованной в этом месяце в научном журнале. Природа. В числе соавторов аспиранты Университета Лан Фам, Гриффин Табор и Ашкан Пурканд, бывший аспирант Джейкоб Л.Б. Аман и доцент Университета компьютерных наук Такер Херманс.

Концепция предполагает перемещение металлических немагниченных объектов в космосе с помощью вращающихся магнитов. Когда металлический мусор подвергается воздействию изменяющегося магнитного поля, электроны циркулируют в металле в виде круговых петель, «как когда вы кружите чашку кофе, и она крутится и кружится», – говорит Эбботт.

Этот процесс превращает обломки в, по сути, электромагнит, который создает крутящий момент и силу, что позволяет вам контролировать, куда идет мусор, не хватаясь за него физически.

Хотя идея использования таких магнитных токов для управления объектами в космосе 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 двигать их на одну степень движения, например, просто толкать их.

Обладая этим новым знанием, ученые, например, могли остановить резкое вращение поврежденного спутника, чтобы отремонтировать его, что раньше было невозможно.

«Вы должны взять этот сумасшедший объект, плавающий в космосе, и привести его в положение, в котором им можно будет управлять с помощью руки робота», – говорит Эбботт. «Но если он выйдет из-под контроля, вы можете сломать руку робота, сделав это, что приведет к появлению большего количества мусора».

Этот метод также позволяет ученым манипулировать особо хрупкими объектами. В то время как рука робота может повредить объект, потому что его коготь прикладывает силу к одной его части, эти магниты будут прикладывать более мягкую силу ко всему объекту, поэтому ни одна секция не пострадает.

Чтобы проверить свое исследование, команда использовала серию магнитов, чтобы переместить медный шар 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 руке робота, стационарным магнитом, который создает вращающиеся магнитные поля, или вращающимся сверхпроводящим электромагнитом, подобным тем, которые используются в сканерах МРТ.

Эбботт считает, что этот принцип манипулирования немагнитными металлическими объектами с помощью магнитов может найти применение не только для очистки космического мусора.

«Я начинаю понимать, какие есть потенциальные приложения, – говорит он. «У нас есть новый способ приложения силы к объекту для точного выравнивания, не касаясь его».

Но пока эту идею можно немедленно применить, чтобы решить проблему космического мусора на орбите 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 ​​накапливается все больше и больше этого материала».