NASA wspiera projekt SPARK. Jonowe drony mają zajrzeć do jaskiń na Tytanie

Agencja kosmiczna przeznaczyła środki na projekt SPARK (Solid-state Propulsion for Autonomous Reconnaissance of Karst). Jego założenie to budowa niewielkich, niemal bezgłośnych aerobotów, które poradzą sobie w trudnym terenie Tytana. Ten księżyc od lat przyciąga uwagę badaczy m.in. jeziorami ciekłego metanu oraz krajobrazem pełnym form krasowych – lejów, zapadlisk i tuneli. SPARK ma otworzyć drogę do miejsc, do których klasyczne łaziki nie są w stanie dotrzeć.

Sednem rozwiązania mają być elektrohydrodynamiczne silniki jonowe. Taki napęd ma zapewniać bardzo dobrą manewrowość, a jednocześnie działać bez tradycyjnych śmigieł i bez hałasu, co ogranicza ryzyko zakłócania wrażliwej powierzchni Tytana. Zwraca się też uwagę na odporność tej technologii na skrajnie niskie temperatury oraz na perspektywę dłuższej pracy w porównaniu z rozwiązaniami spotykanymi na Ziemi.

Za projektem stoi Daniel Drew, adiunkt z Uniwersytetu Hawajskiego w Mānoa. Rozwija on tę ścieżkę od czasów studenckich, pracując nad koncepcją tzw. "jonostatku" oraz mikropoduszkowców korzystających z podobnego mechanizmu. Zespół wskazuje jako punkt odniesienia marsjański śmigłowiec Ingenuity i liczy, że w przypadku Tytana uda się osiągnąć równie przełomowy efekt. Drew podkreśla przy tym wyjątkowość opracowywanych przez jego grupę rozwiązań w tej niszy.

Jedną z najważniejszych zalet, na którą zwracają uwagę twórcy SPARK, jest ograniczenie problemów mechanicznych. Ponieważ w tej koncepcji nie ma ruchomych elementów, drony nie musiałyby korzystać z ciężkich systemów ogrzewania potrzebnych zwykłym wirnikom, którym w tytanowych warunkach groziłoby zamarzanie. Według szacunków NASA sprawność energetyczna napędu jonowego na Tytanie mogłaby być ponad 100 razy wyższa niż w środowisku ziemskim i wyraźnie lepsza od efektywności klasycznych rozwiązań wirnikowych.

SPARK pozostaje obecnie na początku drogi badawczej. W pierwszym etapie zaplanowano ocenę, czy koncepcja jest opłacalna, a także symulacje komputerowe i próby termiczne – w tym modelowanie pracy silników w warunkach zbliżonych do atmosfery Tytana. Zespół chce również sprawdzić wariant, w którym dron stacjonuje dzięki balonowi utrzymywanemu na uwięzi, oraz porównać różne rozwiązania techniczne, które mogłyby trafić do przyszłego prototypu.

Na dziś nie ma pewności, czy aeroboty SPARK znajdą miejsce w planowanych przedsięwzięciach NASA związanych z Tytanem. Najbliższy start dużej misji na ten księżyc – Dragonfly – przewidziano na 2028 r. Zanim ktokolwiek rozważy budowę systemu gotowego do lotu, SPARK musi przejść dziewięciomiesięczną fazę wstępnych studiów, a następnie dwuletni drugi etap oceny. W prace przy projekcie zaangażowane są m.in. Jet Propulsion Laboratory oraz Blue Marble Space Institute of Science.