Een nieuwe kijk op de ruimte

Twee rechthoekige gele vlakken strekken zich als vlindervleugels uit vanaf een apparaat dat is bevestigd aan een drijvend platform in het Orbital Robotics Laboratory van Het Europees Ruimteagentschap.

In het kader van zijn promotieonderzoek test Riccardo Mazzotti, promovendus aan de Universiteit van Bologna en ingenieur bij de Italiaanse start-up Adaptronics, een innovatief apparaat dat door het bedrijf is ontwikkeld.

Het apparaat maakt gebruik van twee Electro Active Adhesive Layers (EAAL), elk ongeveer zo groot als twee creditcards, om een niet-meewerkend object te benaderen en zich eraan te hechten zonder enige mechanische kracht, lijm of zuigkracht.

“De EAAL werkt uitsluitend op basis van elektrostatische kracht,” legt Riccardo uit. “Stel u voor dat u een ballon over uw haar wrijft. Wanneer u dat doet, blijven de twee aan elkaar vastzitten dankzij elektrostatische krachten – de ballon raakt negatief geladen en uw haar krijgt een positieve lading. Omdat tegengestelde ladingen elkaar aantrekken, blijft uw haar aan de ballon plakken. Ons apparaat maakt gebruik van hetzelfde werkingsprincipe, wat resulteert in een hechtkracht tussen het apparaat en het doelobject.”

Uiteraard zijn er geen ballonnen of haren betrokken bij het apparaat dat Riccardo test. In plaats daarvan bestaat de EAAL uit dunne en flexibele meerlaagse componenten op basis van Kapton-materiaal, vervaardigd via uiterst nauwkeurige gedrukte-elektronica-processen, die op commando hechtend kunnen worden.

“Het apparaat werkt in twee verschillende modi: een detectiemodus, met een lagere aangelegde spanning om nabijheid en contact te monitoren, en een actieve hechtmodus, waarbij elektrostatische krachten worden gegenereerd om de grip te creëren. Dit zorgt voor continue paraatheid terwijl het stroomverbruik wordt geminimaliseerd wanneer hechting niet nodig is,” zegt Riccardo.

“Wanneer geactiveerd, verbruikt het apparaat ongeveer 1 watt aan elektriciteit, duizend keer minder dan een magnetron. Activering duurt slechts 10 milliseconden en daarna is slechts 10 milliwatt aan vermogen nodig om de grip te onderhouden.”

Jules Noirant, automatiserings- en robotica-ingenieur bij ESA, merkt op: “Om het groeiende aantal satellieten in de ruimte te beheren, moeten we in staat zijn om satellieten te benaderen die gerepareerd of bijgetankt moeten worden, en om satellieten te verwijderen die niet meer te repareren zijn.”

De EAAL van Adaptronics is gebaseerd op principes en materialen die compatibel zijn met vacuüm- en microzwaartekrachtomstandigheden, waardoor het zeer geschikt is voor ruimtevaarttoepassingen zoals onderhoud, assemblage en productie in een baan om de aarde, en actieve verwijdering van ruimtepuin.

Een belangrijk voordeel van de technologie is dat er geen vooraf geïnstalleerde bevestigingspunten nodig zijn en dat het veilig kan interageren met zowel coöperatieve als niet-coöperatieve doelen, wat flexibelere operaties in de ruimte mogelijk maakt.

Om de uitvinding van Adaptronics te testen onder omstandigheden die lijken op die in de ruimte, maakte Riccardo gebruik van de ORBIT-faciliteit van ESA.

ORBIT maakt deel uit van ESA’s Orbital Robotic Laboratory en bestaat uit een 43 m² grote, ultravlakke vloer – het hoogteverschil tussen het laagste en hoogste punt bedraagt minder dan een millimeter.

De faciliteit werkt op dezelfde manier als een airhockeytafel – de testplatforms zijn uitgerust met luchtlagers, die een stabiele luchtspleet creëren tussen de platforms en de vloer.

Deze luchtspleet, dunner dan een haar en dus nauwelijks zichtbaar voor het menselijk oog, zorgt ervoor dat de platforms zonder enige wrijving over de vloer kunnen bewegen, waardoor de toestand van gewichtloosheid in twee dimensies wordt nagebootst.

Onder omstandigheden van aardse zwaartekracht kan een EAAL ter grootte van een creditcard enkele kilo's van vrijwel elk materiaal tillen, zowel geleiders (waar elektriciteit doorheen kan stromen) als diëlektrica (niet-geleidende materialen die een elektrische lading kunnen vasthouden zonder deze door te laten).

Bevestigd aan een van de zwevende platforms van ORBIT – in een gesimuleerde tweedimensionale microzwaartekracht – kon het apparaat dat Riccardo testte een van de andere platforms (dat een doelsatelliet simuleerde) met een gewicht van meer dan 200 kg voorttrekken.

“De testcampagne in de ORBIT-faciliteit van ESA vormt een belangrijke stap in de validatie van de elektro-adhesieve technologie van Adaptronics voor ruimtevaarttoepassingen. De resultaten bevestigen de robuustheid, efficiëntie en veelzijdigheid van de EAAL, wat het potentieel ervan als een faciliterende oplossing voor toekomstige operaties in een baan versterkt,” concludeert Riccardo.

“Op persoonlijk vlak was deze campagne ook een unieke kans om praktische ervaring op te doen met het valideren van de systemen die ik ontwikkel, en om te werken binnen het Orbital Robotics Laboratory van ESA bij ESTEC, waar veel van Europa’s toekomstige ruimtetechnologieën vorm krijgen: ik ben echt dankbaar voor deze ervaring.”

Adaptronics is een alumnus van het Business Incubation Centre (BIC) van ESA in Turijn, een van de vele centra die ruimtevaartgerelateerde start-ups in heel Europa ondersteunen. De betrokkenheid van het bedrijf bij het BIC-netwerk maakte deze testcampagne mogelijk.

[Afbeeldingsbeschrijving: Een close-up van een technische laboratoriumopstelling met twee platte, rechthoekige gele panelen die horizontaal aan weerszijden van een centraal zwart onderdeel zijn bevestigd. Elk geel paneel is ongeveer zo groot als twee creditcards en heeft over het oppervlak gelijkmatig verdeelde, smalle rechthoekige markeringen. Boven de panelen zijn kleine bolvormige grijze onderdelen bevestigd aan een verticale steunconstructie. De hele opstelling is bevestigd aan een frame van zilverkleurige kolommen. Een rode kabel is aangesloten op het onderste deel van het apparaat. De achtergrond is donker en onscherp, wat de felgele kleur van de panelen extra benadrukt.]

Deze inhoud is vertaald met behulp van AI. Hoewel we streven naar nauwkeurigheid, kan het zijn dat vertalingen niet alle nuances van de oorspronkelijke tekst bevatten.