La NASA développe des robots nageurs pour rechercher la vie sur d’autres planètes

L’agence spatiale américaine NASA travaille au développement de robots nageurs de la taille d’un téléphone portable pour rechercher la vie sur des planètes lointaines. Le projet a récemment reçu un financement de 600 000 $ dans le cadre de la phase II du programme NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC).

“Un jour, un essaim de ces robots pourrait filer dans l’eau sous la coquille glacée de plusieurs kilomètres d’épaisseur de la lune Europa de Jupiter ou de la lune Encelade de Saturne, à la recherche de signes de vie extraterrestre. Emballés à l’intérieur d’une étroite sonde de fonte des glaces qui creuserait un tunnel à travers la croûte gelée, les minuscules robots seraient relâchés sous l’eau, nageant loin de leur vaisseau mère pour prendre la mesure d’un nouveau monde », a déclaré la National Aeronautics and Space Administration (NASA).

Le concept de détection avec des micro-nageurs indépendants (SWIM) a été développé par Ethan Schaler, ingénieur en mécanique robotique au Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud. Le financement de la NASA lui permettra, ainsi qu’à son équipe, de fabriquer et de tester des prototypes imprimés en 3D au cours des deux prochaines années.

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Une innovation clé est que les mini-nageurs de Schaler seraient beaucoup plus petits que d’autres concepts de robots d’exploration planétaire de l’océan, permettant à beaucoup d’être chargés de manière compacte dans une sonde à glace. Ils ajouteraient à la portée scientifique de la sonde et pourraient augmenter la probabilité de détecter des preuves de vie tout en évaluant l’habitabilité potentielle sur un corps céleste océanique éloigné.

“Mon idée est, où pouvons-nous prendre la robotique miniaturisée et les appliquer de nouvelles façons intéressantes pour explorer notre système solaire?” Schaler a dit. “Avec un essaim de petits robots nageurs, nous sommes en mesure d’explorer un volume d’eau océanique beaucoup plus important et d’améliorer nos mesures en ayant plusieurs robots collectant des données dans la même zone.”

Qu’est-ce que le système SWIM ?

Selon la NASA, le système SWIM se compose de micro-robots de natation imprimés en 3D à l’échelle du centimètre (micro-nageurs) équipés de capteurs MEMS, propulsés par des actionneurs miniatures et contrôlés sans fil avec des ondes ultrasonores.

Les micro-nageurs sont déployés individuellement ou en essaim à partir d’un seul robot-mère SESAME, qui a une mobilité limitée une fois qu’il atteint / s’ancre à l’interface océan-glace.

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SWIM permet un échantillonnage actif de l’eau océanique au-delà de la portée du robot SESAME (augmentant les chances de détecter des biomarqueurs), ainsi qu’une mesure temporellement et spatialement distribuée des propriétés océaniques souhaitées, des mesures d’habitabilité et des biomarqueurs potentiels (impossible avec un seul robot).

Ensemble, ces capacités permettront aux scientifiques de mieux caractériser/comprendre la composition et l’habitabilité de l’océan extraterrestre lors de la première mission d’accès à l’océan de la NASA.

Chaque robot aurait son propre système de propulsion, son ordinateur de bord et son système de communication par ultrasons, ainsi que de simples capteurs de température, de salinité, d’acidité et de pression. Des capteurs chimiques pour surveiller les biomarqueurs – signes de vie – feront partie de l’étude de phase II de Schaler.

Ne faisant pas encore partie d’une mission de la NASA, le concept SWIM à un stade précoce envisage des robots en forme de coin, chacun d’environ 5 pouces (12 centimètres) de long et d’environ 3 à 5 pouces cubes (60 à 75 centimètres cubes) en volume, a déclaré la NASA.

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Environ quatre douzaines d’entre eux pourraient tenir dans une section de 4 pouces de long (10 centimètres de long) d’un cryobot de 10 pouces (25 centimètres) de diamètre, occupant à peu près 15% du volume de la charge utile scientifique. Cela laisserait beaucoup de place à des instruments scientifiques plus puissants mais moins mobiles qui pourraient recueillir des données pendant le long voyage à travers la glace et fournir des mesures stationnaires dans l’océan.

Concepts cryobots

La mission Europa Clipper, prévue pour un lancement en 2024, commencera à rassembler des données scientifiques détaillées lors de plusieurs survols avec une grande suite d’instruments lorsqu’elle arrivera sur la lune jovienne en 2030.

Plus loin dans l’avenir, des concepts de cryobots pour étudier ces mondes océaniques sont en cours de développement dans le cadre du programme Scientific Exploration Subsurface Access Mechanism for Europa (SESAME) de la NASA, ainsi que d’autres programmes de développement technologique de la NASA.

«Aussi ambitieux que soit le concept SWIM, son intention serait de réduire les risques tout en améliorant la science. Le cryobot serait connecté via une attache de communication à l’atterrisseur basé en surface, qui serait à son tour le point de contact avec les contrôleurs de mission sur Terre. Cette approche captif, ainsi que l’espace limité pour inclure un grand système de propulsion, signifie que le cryobot serait probablement incapable de s’aventurer bien au-delà du point où la glace rencontre l’océan », a déclaré la NASA.

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« Et si, après toutes ces années qu’il a fallu pour entrer dans un océan, vous traversiez la coquille de glace au mauvais endroit ? Et s’il y a des signes de vie là-bas mais pas là où vous êtes entré dans l’océan ? » a déclaré le scientifique de l’équipe SWIM Samuel Howell du JPL, qui travaille également sur Europa Clipper. “En amenant ces essaims de robots avec nous, nous serions en mesure de regarder” là-bas “pour explorer beaucoup plus de notre environnement qu’un seul cryobot ne le permettrait.”

Comportement inspiré des poissons ou des oiseaux

Howell a comparé le concept à l’hélicoptère Ingenuity Mars de la NASA, le compagnon aéroporté du rover Perseverance de l’agence sur la planète rouge. “L’hélicoptère étend la portée du rover, et les images qu’il renvoie sont un contexte pour aider le rover à comprendre comment explorer son environnement”, a-t-il déclaré. “Si au lieu d’un hélicoptère, vous en aviez plusieurs, vous en sauriez beaucoup plus sur votre environnement. C’est l’idée derrière SWIM.

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SWIM permettrait également de collecter des données loin de la batterie nucléaire brûlante du cryobot, sur laquelle la sonde s’appuierait pour faire fondre un chemin descendant à travers la glace. Une fois dans l’océan, cette chaleur de la batterie créerait une bulle thermique, faisant fondre lentement la glace au-dessus et provoquant potentiellement des réactions susceptibles de modifier la chimie de l’eau, a déclaré Schaler.

De plus, les robots SWIM pourraient “s’assembler” dans un comportement inspiré des poissons ou des oiseaux, réduisant ainsi les erreurs de données grâce à leurs mesures qui se chevauchent. Ces données de groupe pourraient également montrer des gradients : la température ou la salinité, par exemple, augmentant à travers les capteurs collectifs de l’essaim et pointant vers la source du signal qu’ils détectent, selon la NASA.