Non esiste un ambiente nel sistema solare al tempo stesso così simile alla Terra e così alieno come Titano. La più grande luna di Saturno è un mondo complesso, modellato da venti, fiumi, laghi e mari che non contengono acqua, ma metano ed etano liquidi. Sotto la sua spessa atmosfera si estende un panorama carsico tormentato, segnato da doline sotterranee e intricate reti di grotte. Per un tradizionale rover a ruote, muoversi su questo terreno sarebbe un'impresa quasi impossibile; per questo la Nasa ha deciso di valutare una soluzione radicale: piccoli velivoli volanti privi di eliche e componenti meccaniche in movimento.
Il progetto si chiama SPARK (Solid-state Propulsion for Autonomous Reconnaissance of Karst) ed è stato recentemente selezionato nella Fase 1 del programma NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC), lo sportello dell'agenzia spaziale dedicato alle tecnologie di frontiera. A guidare la ricerca è Daniel Drew, docente presso la University of Hawaii a M?noa, affiancato da un team di specialisti che include Ethan Schaler e Jacob Izraelevitz del Jet Propulsion Laboratory (JPL) e Michael Malaska del Blue Marble Space Institute of Science.
La peculiarità di SPARK risiede nel suo sistema di avanzamento: la propulsione elettroidrodinamica (EHD). Invece di fare affidamento su pale o motori a combustione, questi dispositivi utilizzano propulsori ionici atmosferici che accelerano le molecole d'aria creando spinta attraverso campi elettrici. Un'architettura a stato solido garantisce silenziosità, riduce i rischi di avaria legati al congelamento delle parti meccaniche nelle severe condizioni criogeniche di Titano e, fattore cruciale per la scienza planetaria, evita di generare forti flussi d'aria verso il basso che finirebbero per alterare la stratificazione dei depositi organici al suolo.
L'ispirazione per questa tecnologia nasce da lontano. Durante il suo dottorato alla UC Berkeley e con il sostegno della National Science Foundation, Drew ha approfondito lo studio dei robot volanti su micro-scala. La svolta è arrivata incrociando le ricerche della comunità di appassionati dei cosiddetti "lifter", velivoli amatoriali realizzati con legno di balsa, filo magnetico e fogli di alluminio capaci di levitare se collegati a trasformatori ad alto voltaggio. Analizzando i vecchi archivi della Nasa e dell'Aeronautica militare americana, il ricercatore ha intuito le potenzialità di questi sistemi, arrivando a dimostrare di recente il decollo del primo micro-hovercraft a propulsione ionica, un traguardo pubblicato sul server di preprint arXiv.
Il percorso verso lo spazio resta tuttavia legato a tempi rigorosi. La Fase 1 del NIAC ha una durata di circa nove mesi e servirà a condurre analisi comparative sull'architettura dei sottosistemi, sulla gestione della potenza elettrica e sugli effetti termici delle temperature estreme. Per diventare una proposta di missione concreta, il progetto dovrà accedere e completare la Fase 2, un iter di almeno due anni. È quindi improbabile che questi droni sferici possano essere pronti in tempo per affiancare la missione Dragonfly, il grande ornitottero della Nasa il cui lancio verso Titano è attualmente programmato per il 2028, a meno di eventuali slittamenti della finestra di partenza.
L'ambizione dei ricercatori guarda comunque al lungo periodo. L'obiettivo è fare di SPARK un pioniere dell'esplorazione speleologica extraterrestre, sulla scia del successo ottenuto su Marte dal mini-elicottero Ingenuity, capace di condurre 72 voli rispetto ai 5 previsti inizialmente. La propulsione ionica soffre di un limite noto, una ridotta efficienza energetica che la rende poco competitiva con eliche e motori a reazione per i normali impieghi sulla Terra, ma la combinazione tra la spessa atmosfera di Titano e la sua bassa gravità crea l'ambiente ideale per valorizzare la leggerezza e la semplicità di questi piccoli esploratori sferici.