Les algorithmes d'autonomie développés par des chercheurs de l'Institut d'études aérospatiales de l'Université de Toronto (UTIAS) pourraient un jour rendre le transport de marchandises sur la Lune plus sûr et plus efficace pour les astronautes.
Au sein d'une équipe dirigée par MDA Space, le professeur Tim Barfoot et Ph.D. L'étudiant Alec Krawciw développe une technologie pour aider le véhicule utilitaire lunaire proposé par le Canada à naviguer entre les points de dépôt de marchandises lors de futures missions lunaires, répondant ainsi à un défi de transport clé une fois que les astronautes atterriront sur la lune.
« L'exploration lunaire implique un site d'atterrissage et un site d'habitat distants d'environ cinq kilomètres », explique Barfoot, qui est également directeur de l'Institut de robotique de l'Université de Toronto, une initiative stratégique institutionnelle.
« Le site d'atterrissage est plat pour permettre une arrivée en toute sécurité de la navette, tandis que l'habitat doit être protégé des radiations, généralement derrière un terrain rocheux. Cela crée un défi de transport : les astronautes doivent pouvoir déplacer toutes les marchandises de la navette vers l'habitat. »
Contrairement aux missions planétaires précédentes où les rovers explorent le terrain dans plusieurs directions pour collecter des données, le véhicule utilitaire lunaire effectuera des allers-retours réguliers entre des emplacements fixes pour livrer des marchandises et des équipements aux astronautes. C'est la première fois qu'un rover spatial devra répéter le même chemin, ce qui rend le cadre de navigation visuel d'apprentissage et de répétition de Barfoot bien adapté à la mission.
« Les algorithmes d'apprentissage et de répétition nous permettent de piloter le rover le long d'un chemin prédéterminé en le conduisant manuellement ou physiquement, (mais) une fois qu'il a appris le chemin, il peut automatiquement répéter l'itinéraire autant de fois que vous le souhaitez », explique Barfoot. « En automatisant cette partie de la mission, les astronautes gagneront du temps et de l'énergie en revenant sur le site d'atterrissage pour récupérer la cargaison, limiteront l'exposition des astronautes aux éléments lunaires et augmenteront la productivité de la mission. »
Dans le cadre de son doctorat. Dans le cadre de ses recherches, Krawciw adapte la technologie de conduite autonome pour l'intégrer au véhicule d'essai de l'Agence spatiale canadienne, le Lunar Exploration Light Rover (LELR).
En décembre 2024, Krawciw et Barfoot se sont joints aux équipes de MDA Space et du Centre de technologies avancées BRP de l'Université de Sherbrooke pour tester le système autonome à l'installation de terrain analogique de l'agence spatiale à Montréal, qui reproduit la surface de Mars. Le test sur le terrain a permis aux équipes d'identifier et de résoudre les éventuelles contraintes matérielles et logicielles lors d'opérations dans des conditions similaires à celles de la Lune.
« L'adaptation de notre code au LELR s'est accompagnée de défis inattendus », explique Krawciw. « La simulation des conditions lunaires a introduit un délai de cinq secondes dans la commande et le retour, nous ne pouvions donc pas compter sur le contrôle par joystick comme nous le ferions normalement. Cela nous a poussé à développer une nouvelle méthode d'enseignement semi-autonome utilisant des segments de trajet courts, ce que nous n'avions jamais fait auparavant. »
« Malgré les défis techniques, c'est toujours passionnant de voir quelque chose sur lequel j'ai travaillé en laboratoire prendre vie dans le cadre d'une véritable mission spatiale. »
Après un essai sur le terrain réussi, l'équipe a été sélectionnée par l'agence spatiale en juillet 2025 pour mener une étude préliminaire du véhicule utilitaire lunaire proposé par le Canada dans le cadre de l'initiative d'exploration de la surface lunaire de l'agence. Il s'agira de la prochaine contribution du Canada au programme Artemis de la NASA, qui vise à établir une présence humaine durable sur la Lune.
Alors que l'équipe prépare le véhicule pour qu'il soit prêt à la mission, Krawciw se concentre sur l'amélioration des performances du système dans des conditions réelles et s'assure qu'il est prêt pour des déploiements de longue durée.
« Nous avons beaucoup appris en faisant fonctionner le système en continu sur le terrain », déclare Krawciw.
« Il ne s'agissait pas seulement de faire fonctionner l'autonomie, il s'agissait de la rendre fiable et conviviale pour les opérateurs qui pourraient l'utiliser toute la journée, dans des conditions difficiles. Cette perspective façonne la façon dont j'aborde la prochaine phase de développement.
