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La NASA construit des robots capables de gravir des falaises rocheuses et de glace

Extra-terrestre : La NASA construit des robots capables de gravir des falaises rocheuses et de glace

La NASA a été pionnière dans le développement de toutes sortes de robots et de systèmes robotiques. Outre ses orbiteurs et ses satellites, qui explorent les planètes et les corps du système solaire depuis des décennies, il existe également une armée grandissante d'atterrisseurs et de rovers qui explorent les surfaces planétaires. À bord de l'ISS, ils ont même des robots flottants (comme CIMON) et des robots humanoïdes - à la Robonaut et Robonaut 2.

La NASA espère construire des robots capables de faire encore plus. Alors que la génération actuelle de rovers peut traverser les plaines et les cratères de Mars, qu’elle pourrait explorer des falaises, des calottes glaciaires et d’autres endroits difficiles à atteindre? Telle est la raison d'être du robot utilitaire mécanique Limbed Excursion (LEMUR), actuellement mis au point par des ingénieurs du laboratoire de propulsion par réaction de la NASA.

La LEMUR est la tentative de la NASA de construire un rover capable d'escalader les falaises et de escalader le long des murs. Cela se fait par l’utilisation de ses quatre membres, qui ont chacun 16 doigts avec des centaines de minuscules hameçons, et une intelligence artificielle pour se frayer un chemin autour des obstacles. Son dernier essai sur le terrain a eu lieu début 2019 à Death Valley, en Californie, une région autrefois occupée par la mer.

En suivant un itinéraire qui menait à une falaise, le robot utilisa une suite d'instruments scientifiques pour scanner le rocher à la recherche de fossiles anciens. La possibilité de rechercher des biosignatures tout en redimensionnant une surface en pente serait très utile sur une planète comme Mars, où des dépôts sédimentaires dans d'anciens lacs pourraient contenir des traces de la vie passée. C'est actuellement ce que fait le rover Curiosity sur le mont Sharp, dans le cratère Gale de Mars.

À l'origine, LEMUR a été conçu comme un robot de réparation pour la Station spatiale internationale, un projet qui s'est achevé depuis. Néanmoins, le programme a conduit au développement d’une nouvelle génération de robots marchant, grimpant et rampant qui pourraient s’avérer extrêmement utiles lorsqu’il est temps d’envoyer des explorateurs robotiques sur Mars ou dans les nombreuses lunes glacées du système solaire pour faciliter la recherche de la vie. .

Ces robots sont en cours de développement, dans le but de perfectionner une technologie qui pourrait un jour faire partie de futures missions dans des mondes lointains.

Icy-World Explorer

Pour ce type de recherche, JPL développe Ice Worm, un explorateur robotique développé pour naviguer sur des surfaces glissantes et glacées. Adapté à partir d'un seul membre de LEMUR, Ice Worm redimensionne lentement les surfaces glacées de la même manière que le ver ‘pouce’ se déplaçant en fronçant et en allongeant les membres.

Ice Worm grimpe sur un mur glacé à la manière d'un ver de ver blanc, une adaptation du design de LEMUR. Crédit: NASA / JPL-Caltech

Le robot se stabilise au fur et à mesure qu'il grimpe en perçant une extrémité du membre dans la surface de son écaillage et peut utiliser cette même technique pour se stabiliser tout en prélevant des échantillons scientifiques. Le robot navigue également à l'aide de l'IA de LEMUR, un programme d'apprentissage automatique qui apprend à sélectionner des itinéraires optimaux en tirant des leçons des erreurs passées.

Pour développer les capacités du robot, le responsable du projet JPL, Aaron Parness, a testé le ver de glace sur les glaciers de l’Antarctique et dans les grottes de glace du mont St. Helens. Cela permet non seulement au ver de glace d'apprendre à naviguer sur des terrains difficiles sur des mondes lointains, il lui permet également de contribuer à notre compréhension croissante des sciences de la Terre.

À l'avenir, il est probable que des robots de ce type seront envoyés dans les lunes glacées de Saturne et Jupiter pour explorer leurs océans intérieurs et rechercher des signes de vie.

RoboSimian

Ce concept a été initialement conçu dans le cadre du DARPA Robotics Challenge (DRC), qui s'est déroulé de 2012 à 2015 et avait pour objectif la création de robots de secours aux sinistrés. Surnommé "King Louie" après le personnage est "Le Livre de la jungle", RoboSimian tire son nom du fait qu'il a quatre pattes et qu'il est très polyvalent - il peut marcher, ramper, ver blanc, ou glisser sur son ventre.

RoboSimian se tenant sur le terrain de golf du diable à Death Valley, en Californie, pour des essais sur le terrain avec l'ingénieur Brendan Chamberlain-Simon. Crédit: NASA / JPL-Caltech

Depuis le début de son développement, la conception a été modifiée pour optimiser sa mobilité dans les environnements glacés, en particulier le terrain glacé et accidenté de la lune de Saturne, Enceladus. Tandis qu'il utilise les mêmes quatre membres robotiques que LEMUR, les ingénieurs de JPL ont remplacé les pieds prenants par des roues élastiques en fil métallique.

Celles-ci permettent une plus grande flexibilité sur les terrains accidentés, ce qui est essentiel sur un corps comme Enceladus. Equipé d'une suite avancée d'instruments spectroscopiques, ce robot pourrait explorer la région polaire méridionale d'Encelade et analyser ses plumes à la recherche de signes de molécules organiques et de biosignatures.

Micro-grimpeurs

Il s’agit d’une catégorie de véhicules à roues suffisamment petits pour tenir dans un espace restreint mais suffisamment solides pour redimensionner les murs et résister aux chutes jusqu’à 3 mètres (9 pieds). Développé à l'origine par JPL pour l'armée, certains micro-alpinistes sont en train d'être réaffectés à l'exploration spatiale. Tandis que certains utilisent les pinces à hameçons de LEMUR pour s'accrocher aux surfaces rugueuses, d'autres peuvent redimensionner les surfaces lisses, en utilisant un adhésif gecko.

À l'instar des pieds de lézard qui l'ont inspiré, cette technologie repose sur des poils angulés microscopiques qui génèrent des forces de van der Waals - des forces d'attraction électrostatiques qui se produisent lorsque des surfaces sont proches les unes des autres. Les roues hybrides du robot utilisent une charge électrique pour améliorer cet effet et adhèrent à de nombreux types de surfaces, y compris les parois métalliques lisses.

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Un minuscule robot d'escalade enroule un mur, agrippant des hameçons - une technologie adaptée aux pieds agrippants de LEMUR. Crédit: NASA / JPL-Caltech

Pour cette raison, les micro-alpinistes dotés de la même technologie adhésive ou de préhension pourraient réparer les futurs engins spatiaux en plus d’explorer des zones difficiles à atteindre sur la Lune, Mars et au-delà.

Pinces d'océan à astéroïdes

Reprenant une page de la formation des astronautes, où des exercices sous-marins simulent ce que signifie travailler en apesanteur, les technologies conçues pour l'exploration océanique peuvent être un bon prototype pour les missions dans des environnements de microgravité. C'est ici qu'intervient la pince sous-marine qui utilise l'une des mains saisissantes de LEMUR avec les mêmes 16 doigts et 250 hameçons pour saisir les surfaces irrégulières.

Avec quelques modifications, ce robot pourrait être déployé sur des astéroïdes proches de la Terre (NEA) ou d'autres petits corps du système solaire. Les objectifs de ces missions peuvent aller de la collecte d’échantillons (pour en savoir plus sur la formation et l’évolution du système solaire) à la prospection de minéraux et de ressources.

Pour le moment, le pince sous-marine est rattaché au Nautilus, un navire de recherche sous-marine exploité par Ocean Exploration Trust (OET) au large des côtes d'Hawaï. Là, il contribue à l'avancement de la recherche océanique en prélevant des échantillons d'océan profond à plus de 1, 6 km (1 mile) sous la surface.

Hélicoptères d'escalade

La NASA envisage déjà d’envoyer un autre hélicoptère solaire avec le rover Mars 2020 sur Mars l’année prochaine. Une fois que le mobile atterrira, ce démonstrateur technologique volera en rafales pour déterminer si le concept constitue un moyen efficace d’explorer la planète rouge à l’avenir. Arash Kalantari, ingénieur chez JPL, cherche à construire sur ce concept et développe un concept de pince permettant à un robot volant de s’accrocher aux falaises martiennes.

Ce mécanisme, qui permettrait au voyageur de se percher, utilise la même combinaison de pattes griffues et d’hameçons intégrés à LEMUR pour saisir la roche un peu comme un oiseau s’accroche à une branche. Là-bas, le robot serait en mesure de recharger ses batteries via des panneaux solaires en cherchant des traces de la vie, ce qui lui donnerait un degré de liberté qu’un voleur n’aurait pas autrement.

En ce qui concerne l'avenir de l'espace, il est clairement évident qu'une partie croissante des travaux d'exploration et de recherche sera gérée par des robots. Bon nombre de ces robots seront de nature autonome et ne dépendront plus de contrôleurs humains pour naviguer ou contrôler leurs instruments. Cela permettra une plus grande flexibilité et la possibilité d'explorer des régions où les explorateurs humains ne peuvent généralement pas aller.

Cependant, il est également clair que rien ne peut remplacer «des bottes sur le terrain». Donc, si quelqu'un craint que les robots usurpent toutes les tâches traditionnellement accomplies par les astronautes, ils peuvent rester tranquille. En fin de compte, il s’agit avant tout de renforcer l’exploration de l’espace humain, et non de remplacer les humains qui le font courageusement.

Lectures supplémentaires: NASA

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