Une impression d’artiste de l’Exobiology Extant Life Surveyor (EELS), un robot-serpent conçu pour explorer l’espace lointain.

Le Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA a créé un robot-serpent autonome et autopropulsé conçu pour explorer des terrains extraterrestres extrêmes. Son système de propulsion unique en son genre lui permet d’aller hardiment là où aucun robot-serpent n’est allé auparavant.

Ce serpent robotique, baptisé Exobiology Extant Life Surveyor (EELS), a été inspiré par le désir de rechercher la vie au plus profond de la lune glacée de Saturne, Encelade.

Au milieu et à la fin des années 2000, lorsque la sonde Cassini a envoyé à la Terre des images d’Encelade, l’une des 83 lunes de Saturne, les scientifiques ont découvert qu’elle était active et qu’elle cachait un océan salé d’eau liquide sous sa croûte, ce que seule une poignée de mondes possèdent. La particularité d’Encelade, qui est assez petite pour tenir dans la longueur du Royaume-Uni, est qu’elle projette continuellement dans l’espace des panaches de particules glacées provenant de cet océan, mélangées à de l’eau et à des produits chimiques organiques simples.

L’étude de ces panaches et des évents étroits par lesquels ils s’échappent est à l’origine du développement de l’EELS. La construction du prototype a débuté en 2019 et a été régulièrement mise à jour. Depuis 2022, l’équipe du JPL effectue des tests mensuels sur le terrain pour affiner le matériel et le logiciel du robot afin qu’il puisse fonctionner de manière autonome.

L’itération actuelle de l’EELS mesure 4 mètres de long et pèse environ 100 kg. Ses 10 segments identiques et rotatifs utilisent des têtes de vis pour la propulsion et l’adhérence. L’équipe de l’EELS a expérimenté différentes vis pour une utilisation sur différents terrains : Des vis en plastique imprimées en 3D pour les terrains plus meubles et des vis en métal plus pointues pour la glace.

L’équipe a testé l’EELS sur un « terrain de jeu robotique » enneigé dans une station de ski du sud de la Californie, sur une patinoire intérieure et sur un terrain sablonneux. Le processus d’essai a été instructif, car l’équipe est entrée dans un nouveau territoire avec la SAE.

Le premier prototype de l’EELS testé sur une patinoire de Pasadena

« Nous avons une philosophie de développement des robots différente de celle des engins spatiaux traditionnels, avec de nombreux cycles rapides de tests et de corrections », explique Hiro Ono, chercheur principal au JPL. « Il existe des dizaines de manuels sur la conception d’un véhicule à quatre roues, mais il n’y en a aucun sur la conception d’un robot serpent autonome capable d’aller audacieusement là où aucun robot n’est allé auparavant. Nous devons écrire le nôtre ».

Compte tenu du décalage de communication entre la Terre et l’espace lointain, la capacité de l’EELS à fonctionner de manière autonome est importante. S’il rencontre un problème, il doit être capable de s’en sortir seul, sans dépendre de l’assistance humaine.

« Imaginez une voiture conduisant de manière autonome, mais il n’y a pas de panneaux d’arrêt, pas de feux de signalisation, ni même de routes », explique Rohan Thakker, responsable de l’autonomie du projet. « Le robot doit comprendre ce qu’est la route et essayer de la suivre. Ensuite, il doit descendre une pente de 30 mètres sans tomber ».

Pour faciliter l’autonomie, EELS utilise quatre paires de caméras stéréo et un système LiDAR (Light Detection and Ranging) pour produire une carte en 3D de son environnement. Le LiDAR détermine la portée en ciblant une surface ou un objet à l’aide d’un laser et en mesurant le temps nécessaire à la lumière réfléchie pour revenir au récepteur. La SADE utilise ces informations pour créer des algorithmes de navigation qui lui permettent de traverser plus facilement des espaces difficiles.

Pour tester les capacités de cartographie de l’EELS, l’équipe du JPL a laissé tomber l’an dernier la tête du robot – la partie qui contient les caméras et le LiDAR – dans un puits vertical du glacier Athabasca, dans les Rocheuses canadiennes. Ils retourneront sur le glacier en septembre avec une version actualisée de la SADE pour voir comment elle se comporte.

La version finale de l’EELS contiendra 48 petits moteurs (actionneurs) qui offriront une plus grande flexibilité. Plusieurs d’entre eux sont dotés d’un système de détection de la force et du couple, ce qui permettra à l’EELS de « sentir » la pression qu’il exerce sur le terrain. Cela l’aidera à naviguer sur des surfaces irrégulières dans des espaces étroits, un peu comme le fait un grimpeur, en se déplaçant vers le haut ou vers le bas en poussant contre des murs opposés.

La prochaine étape consistera à intégrer des instruments scientifiques.

« Jusqu’à présent, nous nous sommes concentrés sur la capacité d’autonomie et la mobilité, mais à terme, nous examinerons les instruments scientifiques que nous pouvons intégrer à l’EELS », a déclaré Matthew Robinson, chef de projet de l’EELS. « Les scientifiques nous disent où ils veulent aller, ce qui les intéresse le plus, et nous leur fournirons un robot qui les y conduira.

La capacité d’adaptation de l’EELS signifie que, outre Encelade, le robot-serpent peut être utilisé pour explorer les calottes polaires de Mars ou les profondes crevasses glacées de notre propre planète.

Cependant, il faudra encore du temps avant que l’EELS ne se faufile sur le terrain d’autres planètes. Les scientifiques espèrent que le robot sera terminé à l’automne de l’année prochaine, mais il faudra ensuite attendre une dizaine d’années pour qu’un vaisseau spatial transporte l’EELS jusqu’à Encelade.

https://www.jpl.nasa.gov/news/jpls-snake-like-eels-slithers-into-new-robotics-terrain