Robotergreifer sollen Weltraummüll einsammeln

Hunderttausende Schrottteile umkreisen mit hoher Geschwindigkeit die Erde. Dieser Weltraummüll gefährdet Satelliten und die Internationale Raumstation, die bei Kollisionen stark beschädigt werden könnten. Wissenschaftler wollen zumindest die etwa 20 000 größeren Objekte – mit einem Durchmesser von mindestens zehn Zentimetern – in Zukunft mit Robotern einsammeln. In der Fachzeitschrift „Science Robotics“ berichten sie über einen nach dem Vorbild von Geckofüßen entwickelten Greifer, den sie erfolgreich in Schwerelosigkeit getestet haben.

Forscher in Schwerelosigkeit hält den Gecko-Roboter, der an einer metallenen Trommel haftet.
Test in Schwerelosigkeit

„Viele Schrottteile sind zu groß für konventionelle mechanische Greifer“, sagt Hao Jiang von der Stanford University in Kalifornien. Vor allem die harschen Bedingungen im Weltraum – Vakuum, Strahlung, Schwerelosigkeit – erschweren einen Einsatz. Doch dünne Silikonfolien, die nach dem Vorbild von Geckofüßen mit ihren feinen Härchen strukturiert sind, können selbst in dieser extremen Umgebung zuverlässig an glatten Flächen fest anhaften. Verantwortlich dafür sind schwache Van-der-Waals-Kräfte, die sich zwischen Silikonfolie und Oberfläche ausbilden.

Gemeinsam mit seinen Kollegen prägte Jiang eine Mikrostruktur aus etwa hundert millionstel Meter kleinen Keilen in ein Polymer. Diese Haftfolien ordneten die Forscher sowohl auf starren als auch auf flexiblen Unterlagen an. Über einen Federmechanismus verknüpften sie die Haftmodule mit einem handlichen Greifer. Letzteren testete das Team während der einige Sekunden andauernden Schwerelosigkeit – genauer Mikrogravitation – bei einem Parabelflug. Bis zu etwa ein Meter große Objekte, wie ein Würfel, ein Zylinder und eine Kugel, ließen sich damit erfolgreich festhalten und kontrolliert bewegen. Veränderten die Wissenschaftler danach über den Federmechanismus den Winkel zwischen Haftmodul und Objektoberfläche, löste sich die trockene Haftbindung wieder.

Auch Versuche an Bord der Internationalen Raumstation mit bis zu 370 Kilogramm schweren Objekten verliefen erfolgreich. Jiang und seine Kollegen statteten auch schon erste Roboterarme mit den Greifern aus. „In weiteren Schritten werden wir zusätzliche Sensoren integrieren, um die Adhäsionskräfte besser zu kontrollieren“, sagt Jiang. Dann könnten schon bald Versuche im freien Weltraum außerhalb der Internationalen Raumstation folgen.