Ice Dart je šikovná kvadrikoptéra, kterou vědci z québecké Univerzity v Sherbrooku navrhli, aby vyřešili problém, který už léta omezuje využití dronů ve vědě. Jde o to, že v nejdrsnějších prostředích na Zemi, kde je stále co zkoumat, současně téměř není kde bezpečně přistát.
Ice Dart: Kvadrokoptéra z uhlíkových vláken; ramena do tvaru X; přistávací podvozek s 38 třecími disky absorbujícími náraz; ukotvovací systém s 8 ocelovými hroty (na každé noze dva protisměrné, odpružené); max. sklon pro přistání až 58°, rychlost při dosedu 1—3 m/s, odolnost vůči větru při přistání 30 km/h; hmotnost 2,65 kg
Bezpečné přistávání dronů v oblastech bez vhodných ploch přináší značná omezení (nejen) současným výzkumníkům takovýchto oblastí. Obzvláště problematický je v tomto směru led. Běžné drony s gumovými podpěrami ztrácejí přilnavost už na svazích se sklonem kolem 9°. Čím je svah strmější, tím menší část vlastní hmotnosti dronu přitlačuje jeho konstrukci k povrchu. Na stěně se sklonem 60° tak gravitace působí na letoun pouze poloviční silou oproti vodorovnému povrchu. Ice Dart tento problém obrací naruby. Podle nového výzkumu jde o první dron, který přistane na ledu s takovým sklonem a udrží se tam se na místě.
Ice Dart vyznává přístup, který se inspiruje přírodou, a snaží se dronům propůjčit schopnost uchytit se na povrchu podobně jako ptáci, hmyz nebo gekončíci. Díky tomu může např. dron nesoucí senzory přistát, namísto neustálého vznášení se nad daným místem, vypnout své letecké systémy a proměnit se ve statický senzor, který může na místě zůstat, jak dlouho je potřeba, navíc zcela v tichosti. Vědci a inženýři již dříve vytvořili drony schopné uchytit se na větvích stromů, přilnout k drsným stěnám, nebo dokonce zachytit pohybující se vozidla. Led však dosud patřil k nejobtížnějším překážkám.
Tvůrci dronu Ice Dart se inspirovali zatažitelnými kočičí drápy, které se vysouvají ve chvíli, kdy je jich zapotřebí. Isaac Tunney, vedoucí výzkumu, chtěl vytvořit nožky, které by ve správný okamžik přirozeně a pasivně zanořily své hroty do ledu, a to bez ohledu na orientaci dronu, geometrii povrchu nebo stav ledu.
Princip se zdá být jednoduchý: „zatlouct“ tuhý hrot do ledu zní jako snadný úkol, ale náraz může způsobit, že se hrot odrazí, sklouzne, zlomí nebo odtrhne kus ledu dříve, než se vyvine užitečný úchop. Ice Dart proto začíná rozptýlením energie při přistání. Čtyři nohy ve tvaru X se otáčejí kolem těla a pohánějí třecí tlumič nárazů složený z 38 disků; jak se podvozek stlačuje, těžiště klesá a část kinetické energie letadla končí ve formě tření, místo aby se stroj vrátil zpět do vzduchu. Komprese také pasivně rozvine trny, bez nutnosti dalšího aktuátoru. Hroty chráněné během přiblížení začnou pronikat až poté, co podvozek již pohltil část nárazu. Konstruktéři však šli ještě dále a na „nohy“ umístili dvojice protilehlých trnů s různou geometrií. Důvodem byl fakt, že na strmém svahu čtyři kontaktní body jednoduše nenesou stejnou zátěž. Nohy při přistávání z kopce navíc nesou větší zatížení a potřebují tak agresivnější brzdění a tomu uzpůsobený dráp, zatímco při přistávání do kopce je jejich zatížení poměrně malé a tenčí hrot se v takovém případě zachytí snadněji a může obnovit kontakt i při malé normálové síle.
Tým otestoval dron přímo v terénu. Ice Dart létal podél islandského ledovce Fjallsjökull při teplotách od 0 do 10 °C a v nárazech větru přesahujících 30 km/h. Zvládl 24 bezchybných přistání na svazích se sklonem až 58°, přičemž 100% úspěšnosti dosáhl i za větrného počasí. V kontrolovaných laboratorních testech si poradil dokonce se sklonem až 60° při přistávací rychlosti 3 m/s. Tato technologie otevírá dveře zcela novému způsobu monitorování Arktidy.
Stanislav Mihulka, upravil a doplnil Michael Málek
Foto: Université de Sherbrooke