Un petit robot sauteur pour explorer Encelade, une lune glacée de Saturne
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Salto est l'un de nos robots préférés depuis que nous l'avons découvert pour la première fois en 2016 dans le cadre d'un projet du laboratoire de Ron Fearing à l'UC Berkeley . Le robot sauteur à ressort de la taille d'une paume est passé d'une capacité à peine à enchaîner quelques sauts en boucle ouverte à la maîtrise des atterrissages , des rebonds à l'extérieur , des parcours d'obstacles et des explosions occasionnelles .
Ce qui est assez inhabituel avec Salto, c'est qu'il s'agit toujours d'un projet de recherche actif : neuf ans, c'est une durée de vie étonnamment longue pour un robot, surtout s'il n'a aucune application pratique évidente. Mais l'un des créateurs originaux de Salto, Justin Yim (qui est aujourd'hui professeur à l'Université de l'Illinois), a trouvé un créneau dans lequel Salto pourrait être capable de faire ce qu'aucun autre robot ne peut faire : prélever des échantillons en plein vol de l'eau jaillissant de la surface glaciale d'Encelade , une lune de Saturne .
Ce qui rend Encelade si intéressante, c'est qu'elle est entièrement recouverte d'une couche de glace de 40 kilomètres d'épaisseur, et sous cette couche de glace se trouve un océan global de 10 kilomètres de profondeur. Et dans cet océan se trouve... on ne sait pas quoi. Plonger dans cet océan enfoui est un problème que les robots pourront peut-être résoudre à un moment donné , mais à court terme, le pôle sud d'Encelade abrite plus d'une centaine de cryovolcans qui crachent des panaches de vapeur d'eau et toutes sortes d'autres substances directement dans l'espace, offrant une opportunité d'échantillonnage à tout robot capable de s'approcher suffisamment pour en boire une gorgée.
Justin Yim et un autre vétéran de Salto, Ethan Schaler (aujourd'hui au JPL ), ont reçu un financement du programme Innovative Advanced Concepts (NIAC) de la NASA pour transformer Salto en un robot capable d'effectuer une « exploration à pattes à travers le panache », ou dans un acronyme à peine déformé, LEAP . LEAP serait une version spatiale de Salto avec quelques modifications majeures lui permettant d'opérer dans un environnement glacial, sans air et à faible gravité.
À la découverte du terrain difficile d'Encelade
D'après les images prises lors des survols de Cassini , la surface d'Encelade est hostile aux rovers traditionnels , couverte de crêtes et de fissures, bien que nous n'ayons pas beaucoup d'informations sur les propriétés exactes du terrain. Il n'y a pratiquement pas d'atmosphère, ce qui signifie qu'il est impossible de voler en utilisant l'aérodynamique , et si vous utilisez des fusées pour voler à la place, vous courez le risque que vos gaz d'échappement contaminent les échantillons que vous prélevez.
« Cela ne nous laisse pas beaucoup de possibilités pour nous déplacer, mais l’une d’entre elles semble particulièrement adaptée, c’est le saut », explique Yim. « Nous pouvons parcourir de grandes distances, franchir des obstacles, nous n’avons pas besoin d’atmosphère et nous ne polluons rien. »
Et comme la gravité d’Encelade n’est que de 1/80e de celle de la Terre, le saut d’un mètre de haut de Salto sur Terre lui permettrait de parcourir une centaine de mètres environ sur Encelade, en prélevant des échantillons alors qu’il survole les panaches du cryovolcan.
La version actuelle de Salto nécessite une atmosphère, car elle utilise une paire d'hélices comme de minuscules propulseurs pour contrôler le lacet et le roulis. Sur LEAP, ces propulseurs seraient remplacés par une paire de roues de réaction inclinées. Pour faire face au terrain, le robot aura probablement aussi besoin d'un pied capable de sauter (et d'atterrir) sur des surfaces composées de particules de glace granuleuses.
LEAP est conçu pour sauter à travers les nombreux panaches d'Encelade afin de collecter des échantillons et d'utiliser le terrain de la lune pour diriger les sauts suivants. NASA/Justin Yim
Bien que l'idée soit que LEAP saute continuellement, rebondisse sur la surface et à travers les panaches dans une série de sauts contrôlés, tôt ou tard, il va mal atterrir, et le robot doit être préparé à cela. « Je pense que l'une des plus grandes avancées technologiques sera la locomotion multimodale », explique Yim. « Plus précisément, nous aimerions avoir une capacité robuste pour gérer les chutes. »
Les roues de réaction peuvent y contribuer de deux manières : elles offrent une certaine protection en agissant comme une coque autour du robot, et elles peuvent également fonctionner comme une paire de roues normale, permettant au robot de rouler un peu sur le sol.
« Avec certaines manœuvres que nous expérimentons actuellement, les roues de réaction pourraient également aider le robot à se redresser pour qu'il puisse recommencer à sauter après une chute », explique Yim.
Un projet NIAC comme celui-ci est à peu près aussi précoce que possible pour un projet comme LEAP, et une mission Encelade est très loin si l’on en juge par presque tous les paramètres : espace, temps, financement, politique, etc. À long terme, l’idée avec LEAP est qu’il pourrait être un complément à un concept de mission appelé Enceladus Orbilander .
Ce vaisseau spatial de 2,5 milliards de dollars américains serait lancé dans les années 2030 et mettrait environ une douzaine d’années à atteindre Saturne et à entrer en orbite autour d’Encelade. Après un an et demi en orbite, le vaisseau spatial atterrirait à la surface et passerait encore deux ans à rechercher des biosignatures.
L’Orbilander lui-même serait stationnaire, explique Yim, « donc avoir cette solution de mobilité robotique serait un excellent moyen d’explorer plus en profondeur Encelade, d’obtenir une couverture à très longue distance pour collecter des échantillons d’eau dans des panaches sur différentes zones de la surface. »
Le projet LEAP a été financé par le biais d'une étude de phase 1 de neuf mois qui débutera en avril prochain. Pendant que l'équipe du JPL étudie les interactions entre la glace et les pieds et tente de comprendre comment empêcher le robot de mourir de froid, Yim, à l'Université de l'Illinois, va moderniser Salto en lui permettant de se redresser automatiquement. Honnêtement, il est passionnant de penser qu'après tant d'années, Salto a peut-être enfin trouvé une application qui offre la meilleure solution pour résoudre ce problème particulier de mobilité à faible gravité pour la science.