Es sind verschiedene Formen von Hüpfrobotern in die Entwicklung eingedrungen, die für verschiedene Weltraumerkundungsmissionen eingesetzt werden sollen. Wir haben über ihren Einsatz auf Asteroiden und sogar auf unserem eigenen Mond berichtet. Doch eine vom Institute for Advanced Concepts (NIAC) der NASA finanzierte Studie plante 2018 eine Mission zu einem Welttyp, auf dem Hüpfen möglicherweise kein so offensichtlicher Vorteil ist – Europa.
Die Mission, die von Ingenieuren des Jet Propulsion Laboratory der NASA, der Purdue University und von Honeybee Robotics entwickelt wurde, ist bekannt als Steam Propelled Autonomous Retrieval Robot for Ocean Worlds oder SPATZ. Es hat in etwa die Größe und Form eines Fußballs, wobei sich die Logik-, Energie- und Kontrollsysteme innerhalb einer sphärischen, hohlen Außenschale befinden.
SPARROW könnte allerdings nicht allein operieren. Es wäre ein Lander erforderlich, der es auf der Oberfläche absetzt und als Tank- und Probenlager dient. Europa Clipper, die einzige derzeit geplante NASA-Mission zum Eismond, wäre gut als Mitfahrgelegenheit geeignet gewesen, aber da sie keinen Lander hat, ist sie für SPARROW ungeeignet.
Der hüpfende Roboter selbst ist jedoch gut an die Umgebung in Europa angepasst. Seine Entwickler wollten ihn „geländeunabhängig“ machen, das heißt, er könnte selbst das unwegsamste Gelände durchqueren, das der Eismond ihm bieten kann. Dazu gehören Penitentes, meterhohe Eissplitter, die für bodengebundene Roboter schwer zu durchqueren sind.
SPARROW könnte über sie hinwegfliegen, interessante Proben sammeln und zum Lander zurückkehren, um aufzutanken und die Proben abzusetzen. Dann könnte es in eine andere Richtung weiterfliegen. Um diese Systemarchitektur zu modellieren, verbrachte das JPL-Team Phase I damit, das beste Antriebssystem für den Roboter zu bestimmen und Steuerungsalgorithmen für die Flüge zu modellieren.
Zunächst wollen wir uns mit dem Antriebssystem befassen. Die Landeeinheit, die SPARROW begleitet, müsste Eis von der Mondoberfläche abbauen, es erhitzen und als Wasser speichern. Wenn SPARROW von einem Zwischenstopp zurückkehrt, würde es das Wasser zum Auftanken verwenden.
Im Rahmen der Studie wurden fünf verschiedene Antriebsmethoden in Betracht gezogen. Die beste erwies sich jedoch als „Heißwasserantrieb“, bei dem SPARROW das vom Lander gelieferte Wasser intern erhitzt und es dann in einem Schub ausstößt, um den Roboter von der Oberfläche abzuheben.
Die Erforschung der Oberfläche Europas ist nur ein Teil seines Mysteriums – erklärt Fraser.
Der zweite große Teil des Papiers befasste sich mit der Steuerung des Antriebs. Die Korrektur der Flugbahn ist für den Erfolg der Mission entscheidend, aber in diesem Fall glauben die Entwickler, dass der Roboter, egal wo er landet, in der Lage sein wird, eine Probe zu nehmen und zum Lander zurückzukehren. Dies ist auf sein kardanisches Design zurückzuführen, das es dem Roboter ermöglicht, sich immer richtig auszurichten, selbst wenn er eine Weile auf einer gefrorenen Oberfläche herumhüpft.
Bevor die Mission jedoch startklar ist, bleibt noch viel zu tun. Eine der drängendsten Fragen ist, wie man die Bildung von Eis in der Antriebsdüse des Roboters und in seinem gesamten Strukturkäfig verhindern kann. Solche Blockaden könnten leicht alle bestehenden Flugbahnberechnungen durcheinanderbringen und den Trichter theoretisch vollständig außer Gefecht setzen, wenn sie schwerwiegend genug wären.
Derzeit sind jedoch keine Arbeiten zur Lösung dieser Probleme geplant, da das Projekt noch keine Phase-II-Finanzierung vom NIAC erhalten hat und die Arbeiten daran offenbar ins Stocken geraten sind. Dr. Gareth Meirion-Griffith, der Hauptforscher des Projekts, hat das JPL verlassen und eine Stelle bei Collins Aerospace angenommen. Trotzdem könnten die Ideen des Autors eines Tages in eine Europa-Lander-Mission integriert werden – wir müssen abwarten und sehen.