Les ingénieurs conçoivent des robots capables de s’accrocher, de ramper et de naviguer dans des tas de débris d’astéroïdes

Les astéroïdes sont de toutes formes et tailles. La plupart d’entre eux sont de forme ronde, bien que beaucoup aient des caractéristiques qui les rendent difficiles à atterrir – ce ne sont essentiellement que des masses de roche lâchement maintenues ensemble par la gravité. Dans la terminologie de l’exploration spatiale, ils sont connus sous le nom de “tas de débris”. De nombreux astéroïdes visités par l’humanité sont considérés comme des débris, notamment Itokawa et Dimorphos, les destinations respectives de Hayabusa et Dart. Cependant, comme l’ont montré les expériences du vaisseau spatial Philae lorsqu’il a tenté de rejoindre la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko, atterrir sur cet objet avec une gravité de surface extrêmement faible peut être difficile. Entrez dans un nouveau concept des chercheurs de l’Université du Colorado à Boulder. Leur idée, connue sous le nom de Area-of-Effect Softbots (AoES), pourrait aider les futurs explorateurs d’astéroïdes, et même les mineurs, à surmonter certains des défis auxquels ils sont confrontés avec ces petits objets.

PI Jay McMahon et son équipe ont entrepris des travaux initialement soutenus par l’Institute for Advanced Concepts (NIAC) de la NASA dans la phase 1 en 2017. Leur idée était simple : concevoir un robot capable de se verrouiller sur des objets à faible gravité tout en insérant des machines capables de forer dans les astéroïdes pour des matériaux précieux, que ce soit de la glace d’eau ou des métaux précieux.

Cela semble beaucoup plus facile qu’il ne l’est. Les astéroïdes ont une gravité beaucoup plus faible, de sorte que le vaisseau spatial doit utiliser un système de stabilisation, qui ne fonctionne qu’occasionnellement (encore une fois, voir le vol rétrograde de Philae). Plus important encore, une fois que le vaisseau spatial s’est amarré à un endroit, il n’est pas facile de le relancer ou de le rediriger vers une autre partie du même astéroïde.

C’est là qu’intervient l’idée du robot mou. Il existe de nombreux prototypes de robots avec des corps qui changent de forme en cours de développement sur Terre. Ils sont généralement utiles dans la recherche et le sauvetage ou dans des environnements dangereux tels que les réacteurs nucléaires. Mais l’utiliser dans l’espace, en particulier lors d’interactions avec des astéroïdes, est une idée nouvelle.

Les softbots ont quatre avantages principaux par rapport aux autres types de vaisseaux spatiaux lorsqu’ils interagissent avec des astéroïdes. Ils peuvent coller aux surfaces mieux que la plupart. Une fois à la surface, ils peuvent y ramper. Ils peuvent également se lancer depuis des surfaces en “sautant”. Enfin, ils peuvent se réorienter vers un autre emplacement sur l’astéroïde avec une simple voile solaire.

Parlons d’abord de l’adhérence – les robots mous peuvent avoir une grande surface, et cette surface peut être constituée de presque n’importe quel matériau flexible. La manière dont ce matériau se fixe à la surface de l’astéroïde est une considération importante pour l’AoES. Un astéroïde a généralement une gravité de surface suffisamment petite pour que les autres forces soient les forces principales qui maintiennent ensemble un tas de débris. Connues sous le nom de forces de van der Waals, ces forces appliquent une force à chaque point de contact entre les roches. Le verrouillage utilise une méthode similaire, permettant aux parties « molles » du robot de se verrouiller sur la surface de l’astéroïde.

Alors que l’AoES pourrait utiliser les forces de van der Waals pour se fixer aux astéroïdes, il appliquerait également une force connue sous le nom d ‘”électrocollage” qui utilise des électrodes dans les parties flexibles du robot pour induire des charges à l’intérieur, qui à leur tour induisent également des charges opposées sur la surface. Cela permet au bras robotique de “coller” à la surface en utilisant la force de liaison des charges électriques opposées, fixant ainsi le robot plus fermement à la surface de l’astéroïde.

Mais que se passe-t-il s’il ne veut pas rester coincé à la surface de l’astéroïde ? Une option consiste à explorer cette surface, et AoES peut le faire. Les conceptions discutées dans Dr. McMahon pour NIAC utilise un type d’actionneur connu sous le nom d’actionneur HASEL. Cela permet au robot d’attacher une partie de son attachement (comme la pointe) à l’astéroïde tout en contractant une autre partie (comme le centre), lui permettant ainsi de ramper le long de la surface de l’astéroïde tout en maintenant un contact ferme avec la surface.

Si ce mode de transport ne suffit pas, AoES peut en fait passer à l’emplacement suivant. De la même manière que “ ramper ”, il contrôle sélectivement quelle partie de la pointe provoque la cohésion électrique pendant que d’autres parties se contractent, mais dans ce cas, la contraction est relâchée rapidement en même temps que la cohésion électrique est désactivée, permettant efficacement à AoES de repousser l’astéroïde dans l’espace environnant. Bien fait, il peut même activer AoES pour manœuvrer vers la prochaine cible sur un astéroïde en utilisant uniquement la force que vous mettez dans son propre saut.

Mais si cela ne fonctionne pas, AoES a une autre fonctionnalité : il peut se transformer en voile solaire. Le robot AoES peut utiliser efficacement la lumière pour se propulser dans une certaine direction en étendant complètement ses appendices. Donc, si l’opérateur (ou le robot IA) veut manœuvrer vers un autre endroit plus loin que les sauts ne peuvent le faire, il se manœuvre simplement en utilisant la lumière du soleil pour s’y rendre. Ces techniques représentent une rupture radicale avec les méthodologies actuelles d’atterrissage de petits objets, marquant un bond en avant dans les opérations sur les astéroïdes.

Alors, que fera AoES lorsque vous y serez ? Dans le concept discuté dans l’article du NIAC, l’objectif principal est d’introduire des matériaux dans un système de collecte central, où ils sont broyés ou vaporisés et peuvent ensuite être transportés vers de plus grands navires de traitement en orbite autour de l’astéroïde. En fait, plusieurs AoES peuvent être actives sur un astéroïde à tout moment, et toutes peuvent renvoyer du matériel à leur porteur.

Cette capacité, et la flexibilité d’avoir plus d’un système sur un astéroïde donné à la fois, rendent AoES très attrayant en tant que solution d’extraction d’astéroïdes de moraine. Cependant, il ne semble pas que l’AoES ait été sélectionnée pour le deuxième tour de financement du NIAC en 2018, malgré les recherches du Dr. McMahon et son équipe ont été cohérents depuis lors, y compris des articles sur la façon d’utiliser AoES en orbite terrestre basse ou pour dévier des astéroïdes potentiellement dangereux. Peut-être que l’idée était trop tôt pour son époque, et nous pourrions voir des dizaines ou des centaines de robots au corps mou traîner autour d’astéroïdes potentiellement rentables dans un avenir pas trop lointain.

Apprendre encore plus:
Jay Mc Mahon – Fractionnement de piles d’astéroïdes à l’aide d’AoES (Area of ​​​​Impact Soft Robotics)
McMahon dkk. – Serveurs logiciels robotisés et sans carburant pour les engins spatiaux LEO
Utah – Ne vous embêtez pas à détruire le tas de débris de l’astéroïde
UT – Un astéroïde tas de débris est probablement le meilleur endroit pour construire un habitat extraterrestre

image principale :
Un modèle de configurations possibles d’engins spatiaux AoES.
Crédit – Jay McMahon