A NASA Financia 'Aerobots Esféricos' Que Poderiam Explorar as Cavernas da Lua Titã do Planeta Saturno

Caros entusiastas das atividades espaciais!

No dia 16 de agosto, o portal Space.com noticiou que a NASA está financiando o desenvolvimento de "Aerobots Esféricos" que poderão, no futuro, explorar as cavernas de Titã, uma das luas de Saturno.

Segundo a publicação, o projeto, denominado SPARK (Solid-state Propulsion for Autonomous Reconnaissance of Karst), utiliza pequenos veículos voadores equipados com inovadores propulsores iônicos. Daniel Drew, designer dos robôs e professor assistente da Universidade do Havaí em Mānoa, afirma que os Aerobots têm boas chances de operar com sucesso nas condições de Titã.

(Crédito da imagem: NASA/JPL/University of Arizona/University of Idaho/Daniel Drew/University of Hawaii)

Uma imagem composta de uma visão infravermelha de Titã, lua de Saturno, obtida pela espaçonave Cassini da NASA; representações de vários Aerobots “SPARK” desenvolvidos por Daniel Drew, da Universidade do Havaí.

“Aerobots” esféricos poderão, um dia, percorrer em enxames as cavernas de Titã — uma lua de Saturno que, segundo a NASA, é um dos corpos mais semelhantes à Terra em nosso sistema solar.

Titã é coberta por rios, lagos e mares de hidrocarbonetos, como metano e etano, além de um estranho terreno “cárstico”, incluindo dolinas e cavernas subterrâneas. Nenhum rover conseguiria atravessar facilmente essa superfície, mas veículos voadores podem ter mais sucesso.

Por isso, uma nova concessão de financiamento, concedida no âmbito do programa de estágio inicial NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC), pretende criar pequenos veículos voadores capazes de explorar essas cavernas. Não está claro se os aerobots — chamados SPARK, ou Solid-state Propulsion for Autonomous Reconnaissance of Karst (Propulsão de Estado Sólido para Reconhecimento Autônomo de Terreno Cárstico) — estariam prontos a tempo para a missão Dragonfly da NASA a Titã, disse à Space.com o líder do projeto, Daniel Drew, professor assistente da Universidade do Havaí em Mānoa.

Isso porque o SPARK está iniciando uma bolsa da Fase 1 com duração de nove meses e precisaria pelo menos concluir a Fase 2, que pode durar até dois anos, antes que um lançamento se torne “mais realista”, observou ele. A Dragonfly, por sua vez, tem lançamento previsto para 2028, mas, se a missão for adiada, isso proporcionará mais possibilidades para acréscimos em uma etapa posterior da missão.

“Como isso se alinha com o cronograma atual da missão a Titã, supondo que tenhamos perdido a janela da Dragonfly? Eu não sei”, disse Drew sobre o SPARK. Mas, independentemente de quando a missão for lançada, Drew afirmou que o SPARK tem boas chances de funcionar bem em Titã com seus inovadores propulsores iônicos (elétricos).

Drew disse que seu projeto poderia “proporcionar persistência, manobrabilidade, robustez às desafiadoras condições quase criogênicas [geladas] e minimizar a perturbação causada pelo fluxo de ar descendente sobre camadas de hidrocarbonetos cientificamente importantes”. Ele espera que o SPARK, acrescentou, possa ser um precursor da exploração de cavernas em Titã, semelhante ao helicóptero Ingenuity em Marte, que realizou 72 voos — mais de dez vezes o que a missão de demonstração no Planeta Vermelho deveria realizar.

Drew vem trabalhando em um tipo específico de propulsor iônico, chamado propulsão eletro-hidrodinâmica (EHD), desde que cursou a pós-graduação na Universidade da Califórnia, em Berkeley. Graças, em parte, a uma bolsa da National Science Foundation (NSF), Drew explorou vários projetos para voo e se interessou pela criação de robôs que batessem as asas de maneira semelhante às criaturas da vida real.

Enquanto explorava o assunto, ele se deparou com a comunidade de entusiastas dos “lifters” “praticamente por acaso”, disse. “Esses [protótipos] são feitos de madeira balsa triangular, fio de cobre esmaltado e folha de alumínio. Você os conecta a 40.000 volts provenientes de um transformador flyback que você retira de um micro-ondas ou monitor CRT, ou qualquer coisa do tipo, e eles conseguem flutuar acima da mesa. Há muitos exemplos de pessoas fazendo isso no YouTube”, disse ele.

Uma pesquisa mais aprofundada nos arquivos revelou experimentos e estudos antigos da NASA e da Força Aérea semelhantes ao que os entusiastas estavam utilizando. E, por coincidência, o NIAC concedeu financiamento a outro grupo de pesquisa, liderado pelo Massachusetts Institute of Technology, interessado em usar propulsão EHD em aeronaves destinadas à operação na Terra. Assim, Drew percebeu uma direção promissora para a pesquisa.

“Em resumo, segui essa ideia”, disse Drew, “e escrevi vários artigos nos quais criei robôs voadores microfabricados, em escala de centímetros, propulsionados por propulsores iônicos atmosféricos.” Entre suas realizações anteriores à bolsa do NIAC estão o que ele afirma ser a primeira demonstração de atuadores EHD microfabricados (dispositivos mecânicos) e outras novidades, como uma “ionocraft” em escala centimétrica decolar e, posteriormente, transportar uma carga útil.

“Recentemente, publicamos o projeto e a decolagem do primeiro micro-hovercraft propulsionado por íons”, acrescentou, referindo-se a um artigo publicado no servidor de preprints arXiv. “Isso pode parecer uma lista bastante razoável de marcos significativos, mas, na verdade, não há muitas pessoas trabalhando nesse tema. Estou, em grande parte, competindo comigo mesmo aqui.”

Agora, com o apoio do NIAC, Drew disse esperar aprofundar-se nos benefícios da propulsão EHD, como sua escalabilidade, o fato de ser praticamente silenciosa e sua simplicidade (por ser de estado sólido, há menos peças com as quais se preocupar).

(Crédito da imagem: Daniel Drew/University of Hawaii)

Uma representação gráfica do conceito SPARK desenvolvido por Daniel Drew, da Universidade do Havaí.

Outras aplicações poderiam surgir fora de Titã, observou ele: aeronaves totalmente elétricas, drones para ambientes internos e pequenos enxames voadores são apenas algumas ideias, mas ele disse que a utilidade será limitada. “A grande fraqueza é que ela simplesmente não é muito eficiente”, disse ele sobre a propulsão EHD. “Salvo um grande avanço, será impossível competir de fato com técnicas de propulsão mais convencionais, como rotores e motores a jato, na grande maioria das aplicações terrestres.”

Como a Fase 1 abrange apenas cerca de nove meses, Drew e seus colaboradores — incluindo Ethan Schaler e Jacob Izraelevitz, do Laboratório de Propulsão a Jato (JPL) da NASA, bem como Michael Malaska, do Blue Marble Space Institute of Science — planejam rapidamente projetar experimentos, realizar um “estudo de trade-off” para determinar quais subsistemas devem ser priorizados em aspectos como energia e modelar questões como os efeitos térmicos sobre o sistema de energia.

“Acho que a ideia de ‘estar sobre os ombros de gigantes’ está muito arraigada na cultura do NIAC”, observou Drew. “Nossa principal contribuição ao final desse processo será um relatório público abrangente. Aproveitar relatórios anteriores relacionados e outras pesquisas abertas na área é fundamental para fazer um bom trabalho.”

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