Dans le cadre de la démonstration technologique CADRE de la NASA, trois petits rovers qui exploreront ensemble la Lune montreront leur capacité à conduire en équipe de manière autonome – sans commandes explicites des ingénieurs – lors d’un test dans une salle blanche du Jet Propulsion Laboratory de l’agence en décembre 2023. Crédit : NASA/JPL-Caltech
La construction et les tests sont terminés sur les rovers CADRE, qui cartographieront ensemble la surface lunaire sous forme de démonstration technique pour montrer la promesse des missions multirobots.
Un trio de petits rovers qui exploreront la Lune en synchronisation les uns avec les autres se dirigent vers le lancement. Ingénieurs à NASALe Jet Propulsion Laboratory de Californie du Sud a récemment terminé l’assemblage des robots, puis les a soumis à une série de tests éprouvants pour s’assurer qu’ils survivront à leur voyage en fusée dans l’espace et à leurs voyages dans l’environnement lunaire impitoyable.
Faisant partie d’une démonstration technologique appelée CADRE (Cooperative Autonomous Distributed Robotic Exploration), chaque rover à énergie solaire a à peu près la taille d’une valise à main. Les rovers et le matériel associé seront installés sur un atterrisseur en direction de la région lunaire Reiner Gamma. Ils passeront les heures de clarté d’un jour lunaire – l’équivalent d’environ 14 jours sur Terre – à mener des expériences en explorant, cartographiant et utilisant de manière autonome un radar pénétrant dans le sol qui scrutera sous la surface de la Lune.
Les membres de l’équipe d’assemblage, de test, de lancement et d’exploitation de CADRE posent avec le matériel terminé dans une salle blanche du JPL fin janvier. Derrière les trois rovers se trouvent l’ensemble de caméras de connaissance de la situation, l’un des déployeurs qui abaissera les rovers sur la surface lunaire et la station de base. Crédit : NASA/JPL-Caltech
L’objectif est de montrer qu’un groupe de vaisseaux spatiaux robotisés peut travailler ensemble pour accomplir des tâches et enregistrer des données en équipe sans commandes explicites des contrôleurs de mission sur Terre. Si le projet réussit, les futures missions pourraient inclure des équipes de robots se déployant pour prendre des mesures scientifiques simultanées et distribuées, potentiellement en soutien aux astronautes.
Les ingénieurs ont consacré de longues heures à tester les rovers et à résoudre les bugs pour terminer le matériel, le faire passer par les tests et le préparer à l’intégration avec l’atterrisseur.
Fixé à une table vibrante, l’un des rovers CADRE de la NASA est vigoureusement secoué lors d’un test en novembre 2023. Ce test de vibration est conçu pour montrer que le rover peut résister aux secousses de la fusée lors de son voyage vers la Lune à bord d’un atterrisseur lunaire. Crédit : NASA/JPL-Caltech
« Nous avons travaillé à plein régime pour préparer cette démo technologique pour son aventure lunaire », a déclaré Subha Comandur, chef de projet CADRE au JPL. « Cela a été des mois de tests presque 24 heures sur 24 et parfois de nouveaux tests, mais le travail acharné de l’équipe porte ses fruits. Nous savons désormais que ces rovers sont prêts à montrer ce qu’une équipe de petits robots spatiaux peut accomplir ensemble. »
Secouer et cuire au four
Bien que la liste des tests soit longue, les plus brutaux impliquent des conditions environnementales extrêmes pour garantir que les rovers peuvent résister aux rigueurs de la route à venir. Cela inclut d’être enfermé dans une chambre à vide thermique qui simule les conditions sans air de l’espace et ses températures extrêmement chaudes et froides. Le matériel est également fixé à une « table vibrante » spéciale qui vibre intensément pour s’assurer qu’il résistera au voyage hors de l’atmosphère terrestre.
Un rover CADRE est préparé pour des tests d’interférence électromagnétique et de compatibilité dans une chambre spéciale du JPL en novembre 2023. Ces tests confirment que le fonctionnement des sous-systèmes électroniques n’interfère pas entre eux ni avec ceux de l’atterrisseur. Crédit : NASA/JPL-Caltech
« C’est à cela que nous soumettons nos rovers : « secouer » pour simuler le lancement de la fusée lui-même et « cuire » pour simuler les températures extrêmes de l’espace. C’est très angoissant d’être témoin en personne », a déclaré Guy Zohar du JPL, responsable du système de vol du projet. « Nous utilisons de nombreuses pièces commerciales soigneusement sélectionnées pour notre projet. Nous nous attendons à ce qu’ils fonctionnent, mais nous sommes toujours un peu inquiets lorsque nous procédons aux tests. Heureusement, chaque test a finalement été couronné de succès.
Les ingénieurs ont également effectué des tests environnementaux sur trois éléments matériels montés sur l’atterrisseur : une station de base avec laquelle les rovers communiqueront via des radios en réseau maillé, une caméra qui fournira une vue des activités des rovers et les systèmes de déploiement (voir vidéo ci-dessous). qui abaissera les rovers jusqu’à la surface lunaire via une attache en fibre alimentée lentement par une bobine motorisée.
Les ingénieurs ont testé le système qui permettra d’abaisser trois petits rovers sur la surface lunaire lorsque la démonstration technologique CADRE (Cooperative Autonomous Distributed Robotic Exploration) de la NASA arrivera sur la Lune à bord d’un atterrisseur lunaire. Le test a eu lieu dans une salle blanche du Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud en décembre 2023. Trois systèmes de déploiement seront installés sur l’atterrisseur – un pour chaque rover. Crédit : NASA/JPL-Caltech
Mettre le code à l’épreuve aussi
Pendant ce temps, les ingénieurs travaillant sur le logiciel d’autonomie coopérative de CADRE ont passé de nombreux jours dans le Mars Yard rocheux et sablonneux du JPL avec des versions à grande échelle des rovers appelées modèles de développement. Grâce au logiciel de vol et aux capacités d’autonomie à bord, ces rovers d’essai ont montré qu’ils pouvaient atteindre les objectifs clés du projet. Ils roulèrent ensemble en formation. Confrontés à des obstacles inattendus, ils ont ajusté leurs plans en groupe en partageant des cartes mises à jour et en replanifiant des itinéraires coordonnés. Et lorsque la batterie d’un rover était faible, toute l’équipe faisait une pause pour pouvoir continuer ensemble plus tard.
Deux modèles de rovers de développement à grande échelle sont testés au Mars Yard du JPL en août 2023 dans le cadre de la démonstration technologique CADRE de la NASA. Ces tests ont confirmé que le matériel et les logiciels du projet peuvent fonctionner ensemble pour atteindre les objectifs clés. Crédit : NASA/JPL-Caltech
Le projet a effectué plusieurs trajets de nuit sous de grandes lampes à large faisceau afin que les rovers puissent expérimenter des ombres et un éclairage extrêmes qui se rapprochent de ceux qu’ils rencontreront pendant la journée lunaire.
Après cela, l’équipe a effectué des tests de conduite similaires avec des modèles de vol (les rovers qui iront sur la Lune) dans une salle blanche du JPL. Lorsque le sol impeccable s’est révélé un peu glissant – une texture différente de la surface lunaire – les robots ont quitté la formation. Mais ils se sont arrêtés, se sont adaptés et ont poursuivi leur chemin prévu.
« Gérer les situations difficiles – c’est important pour l’autonomie. La clé est que les robots réagissent aux choses qui ne se déroulent pas comme prévu, puis replanifient et réussissent toujours », a déclaré Jean-Pierre de la Croix du JPL, chercheur principal du CADRE et responsable de l’autonomie. « Nous nous dirigeons vers un environnement unique sur la Lune, et il y aura bien sûr quelques inconnues. Nous avons fait de notre mieux pour nous y préparer en testant ensemble les logiciels et le matériel dans diverses situations.
Ensuite, le matériel sera expédié à Intuitive Machines pour être installé sur un atterrisseur Nova-C qui sera lancé au sommet d’un avion. EspaceX Fusée Falcon 9 depuis le Kennedy Space Center de la NASA en Floride.
