NASA chce wpuścić roboty do jaskiń Tytana. Będą latać bez śmigieł

NASA już buduje wielkiego drona, który ma latać nad powierzchnią Tytana. Teraz finansuje pomysł znacznie dziwniejszy: małe, kuliste roboty mogłyby zapuszczać się do potencjalnych jaskiń tego księżyca i manewrować w nich bez ani jednego śmigła.

Projekt nazywa się SPARK, czyli Solid-state Propulsion for Autonomous Reconnaissance of Karst. Za koncepcją stoi Daniel Drew z University of Hawaii, a NASA wybrała ją w 2026 r. do pierwszej fazy programu NIAC, w którym finansowane są najbardziej nietypowe pomysły na przyszłe technologie kosmiczne.

SPARK nie przypomina w niczym klasycznego drona. Badacze proponują niewielkie, lżejsze od otaczającej je atmosfery aerobaty, które większy statek mógłby wypuszczać wtedy, gdy pojawi się ciekawy obszar do zbadania. Kulisty kształt ułatwiałby poruszanie się w ciasnych przestrzeniach, ale prawdziwa sztuczka kryje się w napędzie.

Nie byłoby łopat, wirników ani śmigieł. Robot miałby wykorzystywać napęd elektrohydrodynamiczny, nazywany także atmosferycznym napędem jonowym. Wysokie napięcie jonizuje część cząsteczek gazu. Pole elektryczne rozpędza następnie powstałe jony, które zderzają się z neutralnymi cząsteczkami atmosfery i przekazują im pęd. Powstaje przepływ gazu, czyli swego rodzaju elektrycznie wytworzony wiatr, a wraz z nim siła ciągu. Cały układ może działać bez ruchomych części mechanicznych. To na Tytanie naprawdę ogromna zaleta.

Napęd elektrohydrodynamiczny nie jest nowym wynalazkiem. Jego poważnym ograniczeniem pozostaje jednak stosunek uzyskiwanego ciągu do potrzebnej mocy. Zbudowanie praktycznego samolotu lub dużego drona korzystającego wyłącznie z takiego rozwiązania jest więc na Ziemi bardzo trudne.

Tytan oferuje zupełnie inne warunki. Ma gęstą atmosferę i znacznie słabszą grawitację niż Ziemia. Już samo to sprawia, że jest jednym z najlepszych miejsc w Układzie Słonecznym dla maszyn latających. Właśnie dlatego powstający Dragonfly będzie mógł przemieszczać się między miejscami badań za pomocą 8 wirników.

Obliczenia autorów projektu SPARK wskazują, że w warunkach panujących na Tytanie zapotrzebowanie energetyczne napędu elektrohydrodynamicznego może być ponad 100 razy korzystniejsze niż na Ziemi. Według zespołu byłaby to co najmniej dwa razy większa korzyść niż ta, którą środowisko Tytana daje klasycznym wiropłatom.

Jest jeszcze kwestia samej temperatury. Na powierzchni Tytana panuje około -180 st. C. Łożyska, silniki, przekładnie i inne ruchome elementy stają się w takich warunkach poważnym problemem konstrukcyjnym. Napęd półprzewodnikowy pozbawiony mechanicznych elementów wykonawczych może być na takie środowisko znacznie mniej wrażliwy.

Powierzchnia Tytana skrywa struktury przypominające ziemski kras. Na naszej planecie powstaje on wtedy, gdy woda stopniowo rozpuszcza skały, tworząc zapadliska, kanały i jaskinie. Na księżycu Saturna rolę wody mogą przejmować ciekłe węglowodory, przede wszystkim metan.

Nie oznacza to, że znamy wejścia do ogromnych tytanowych jaskiń i wystarczy po prostu wysłać do nich robota. Dane zebrane przez Cassini wskazują jednak na liczne formy terenu, które mogą mieć związek z procesami krasowymi. W jednej z analiz danych sondy wytypowano ponad 21 tys. miejsc, w których potencjalnie mogą istnieć podziemne przestrzenie lub punkty dostępu do nich.

Właśnie tutaj ma pojawić się przewaga niewielkiego aerobotu nad innymi konstrukcjami. Duży pojazd latający potrzebuje przestrzeni dla wirników i wytwarza silny strumień powietrza. W ciasnej jaskini oznacza to ryzyko uderzenia o ścianę, wzbijania materiału z podłoża i niszczenia delikatnych osadów, które naukowcy chcieliby zbadać. SPARK ma być niemal bezgłośny i generować znacznie mniejszy strumień zaburzonego gazu. Dla badań warstw osadów węglowodorowych może mieć to kluczowe znaczenie.

SPARK nie jest jeszcze zatwierdzoną misją NASA, nie ma rakiety, daty startu ani nawet gotowego prototypu. Projekt znalazł się w pierwszej fazie programu NIAC. W 2026 r. NASA wybrała 18 takich koncepcji, przeznaczając na nie łącznie 3,2 mln dol. Pojedynczy zespół może otrzymać do 175 tys. dol. na 9 miesięcy badań. Pieniądze służą przede wszystkim odpowiedzi na podstawowe pytanie: czy pomysł ma fizyczny i inżynieryjny sens.

W przypadku SPARK-a oznacza to eksperymenty z napędem w warunkach możliwie podobnych do atmosfery Tytana, przygotowanie modeli komputerowych i określenie, jak mógłby wyglądać cały pojazd. Zespół chce także sprawdzić napęd przy utrzymywaniu pozycji przez balon zasilany przewodowo. Dopiero wyniki tej pracy mogą otworzyć drogę do kolejnego etapu i bardziej zaawansowanego prototypu.

SPARK ma przed sobą bardzo długą drogę, ale pomysł nie pojawił się przypadkiem właśnie teraz. NASA rzeczywiście przygotowuje się do epoki lotniczej eksploracji Tytana. Pierwszym krokiem będzie Dragonfly. Jak pisaliśmy na Spider’s Web, na Tytana poleci zasilany energią jądrową dron, który zamiast poruszać się powoli po powierzchni jak marsjański łazik, będzie przelatywał pomiędzy kolejnymi miejscami badań.

Według aktualnego harmonogramu start ma nastąpić nie wcześniej niż w lipcu 2028 r., a dotarcie do Tytana pod koniec 2034 r. W czasie podstawowej misji Dragonfly ma odwiedzić około 20-30 lokalizacji i pokonać łącznie około 115 km. Będzie analizował skład powierzchni oraz chemię, która mogła poprzedzać powstanie życia.

Przeczytaj także:

Dragonfly i SPARK reprezentują jednak dwa zupełnie różne etapy eksploracji. Pierwszy ma badać otwartą powierzchnię i jest już pełnoprawną misją. Drugi istnieje dopiero jako koncepcja technologiczna, ale miałby wejść tam, gdzie duży pojazd z wirnikami prawdopodobnie nigdy nie dotrze. Jeśli pierwsze eksperymenty potwierdzą przewidywania zespołu, Tytan może okazać się miejscem, w którym napęd wyglądający na mało praktyczny na Ziemi nagle zaczyna mieć sens.

*Źródło grafiki wprowadzającej: Vitaly Sosnovsky, Canva Pro / NASA