تایتان، بزرگ‌ترین قمر زحل، یکی از جذاب‌ترین مقاصد اکتشاف فضایی در منظومه شمسی به شمار می‌رود. این قمر از رودخانه‌ها، دریاچه‌ها و دریاهایی از هیدروکربن‌هایی مانند متان و اتان پوشیده شده و سطح آن دارای ساختارهای کارستی از جمله غارها و حفره‌های زیرزمینی است. حالا ناسا با تأمین مالی پروژه‌ای جسورانه، به دنبال فرستادن روبات‌های پرنده کوچکی به این غارهاست.

آشنایی با پروژه SPARK

پروژه موسوم به SPARK (Spherical Aerobots) بر پایه روبات‌های پرنده کروی شکل گرفته که طراحی شده‌اند تا در شرایط سخت جوی تایتان عمل کنند. چالش اصلی در اکتشاف سطح تایتان این است که هیچ کاوشگری به راحتی نمی‌تواند روی سطح این قمر حرکت کند، زیرا ترکیب خاک و هوای متانی شرایط دشواری را ایجاد می‌کند. اما یک وسیله پرنده می‌تواند این محدودیت را دور بزند و به غارهایی دسترسی پیدا کند که سطح‌نشین‌ها قادر به رسیدن به آن‌ها نیستند.

این پروژه تحت برنامه NIAC (Institute for Advanced Concepts) ناسا موفق به دریافت گرنت شده است. دانیل درو، استادیار دانشگاه هاوایی و طراح اصلی این روبات‌ها، درباره چشم‌انداز پروژه توضیح می‌دهد که SPARK در حال حاضر در فاز اول یک گرنت ۹ ماهه قرار دارد و برای اینکه به مرحله عملیاتی برسد، باید دست‌کم از فاز دوم نیز عبور کند که ممکن است تا دو سال به طول انجامد.

پیشرانش الکتریکی؛ رمز موفقیت در تایتان

آنچه SPARK را از سایر طرح‌های اکتشافی متمایز می‌کند، استفاده از پیشرانش الکتروهیدرودینامیک (EHD) است. این فناوری از نیروی الکتریکی برای تولید پیشران استفاده می‌کند و نیازی به موتورهای سنگین سنتی ندارد. درو از زمان فارغ‌التحصیلی از دانشگاه برکلی کالیفرنیا روی این نوع پیشرانه‌ها کار کرده و با همکاری بنیاد ملی علوم آمریکا تحقیقات گسترده‌ای درباره روبات‌های پرنده در مقیاس چند سانتی‌متر انجام داده است.

طراحی ایروبات‌ها (Aerobots) امکان استقامت، مانورپذیری و قدرت پرواز در شرایط بسیار سرد و نزدیک به دمای کرایوژنیک را فراهم می‌آورد. از سوی دیگر، این طراحی آشفتگی ناشی از جریان هوای رو به پایین (downwash) را بر روی لایه‌های هیدروکربنی که اهمیت علمی زیادی دارند، به حداقل می‌رساند. این ویژگی برای اکتشافات علمی حیاتی است، زیرا آلودگی ناخواسته لایه‌های شیمیایی تایتان می‌تواند داده‌های تحقیقاتی را نادرست کند.

هماهنگی با مأموریت دراگون‌فلای

ناسا پیش‌تر مأموریت دراگون‌فلای (Dragonfly) را برای ارسال یک پرنده رباتیک به تایتان برنامه‌ریزی کرده که قرار است در سال ۲۰۲۸ میلادی پرتاب شود. هرچند درو اذعان دارد که معلوم نیست ایروبات‌های SPARK در زمان پرتاب دراگون‌فلای آماده باشند، اما اگر این مأموریت با تأخیر مواجه شود، فرصت بیشتری برای اضافه شدن SPARK به آن وجود خواهد داشت.

درو در این باره می‌گوید: «با فرض اینکه پنجره پرتاب مأموریت دراگون‌فلای را از دست داده باشیم، این برنامه چگونه با جدول زمانی فعلی مأموریت‌های تایتان هماهنگ می‌شود؟ نمی‌دانم.» با این حال، وی معتقد است SPARK به لطف پیشران‌های یونی نوآورانه‌اش شانس زیادی برای عملکرد موفقیت‌آمیز در تایتان دارد، هر زمان که پرتاب شود.

کاربردهای فراتر از فضا

فناوری پیشرانش EHD پتانسیل کاربرد در زمینه‌های مختلفی را نیز دارد. طراح این پروژه اشاره می‌کند که هواپیماهای تمام‌برقی، پهپادهای مناسب پرواز در فضاهای بسته و دسته‌های ریزپرنده‌ها تنها بخشی از ایده‌هایی هستند که می‌توانند از این فناوری بهره‌مند شوند.

با این حال، درو تأکید می‌کند که نقطه ضعف بزرگ پیشرانش EHD، بازدهی پایین آن است و تا زمانی که پیشرفت چشمگیری در این حوزه حاصل نشود، رقابت واقعی آن با روش‌های متداول‌تر پیشرانش مانند روتورها و موتورهای جت در بیشتر کاربردهای زمینی غیرممکن خواهد بود.