En novembre dernier, l'astronaute de l'ESA Luca Parmitano est entré dans l'histoire en prenant le commandement d'un rover depuis la Station spatiale internationale (ISS). Dans le cadre des expériences Analog-1, cet exploit a été rendu possible grâce à une infrastructure de commande «espace Internet» et une configuration de contrôle à retour de force. Cela a permis à Parmitano de piloter à distance un rover à 10 000 km (6 200 mi) de distance en orbite autour de la Terre à une vitesse de 8 km / s (28 800 km / h; 17 900 mph).
Ces expériences, qui font partie du programme METERON (Multi-Purpose End-to-End Robotic Operation Network) de l'ESA, ont eu lieu dans un hangar à Valkenburg aux Pays-Bas - près du Centre européen de recherche et de technologie scientifiques (ESTEC) de l'ESA. Le premier test, qui a eu lieu le 18 novembre, a impliqué Parmitano guidant le rover à travers un parcours d'obstacles conçu pour ressembler à la surface de la Lune.
Les tests ont validé le réseau de contrôle sophistiqué ainsi que les contrôles, qui procurent aux astronautes le sens du toucher. Pour le deuxième test, qui a eu lieu le 25 novembre, a impliqué le rover naviguant à travers un environnement lunaire simulé complet, ramassant et collectant des échantillons de roche. Ce test a évalué la capacité d'un rover télécommandé à mener des études géologiques sur des mondes extraterrestres.
Comme l'a déclaré l'ingénieur de l'ESA, Kjetil Wormnes, qui dirige la campagne de tests Analog-1, dans un récent communiqué de presse de l'ESA:
"Imaginez le robot comme l'avatar de Luca sur Terre, lui fournissant à la fois la vision et le toucher. Il était équipé de deux caméras - l'une dans la paume de sa main, l'autre dans un bras maniable - pour permettre à Luca et aux scientifiques éloignés d'observer l'environnement et de se rapprocher des rochers. »
À l'aide du dispositif de retour de force Sigma 7 (qui donne à l'utilisateur six degrés de liberté) et d'une paire de moniteurs, Parmitano a guidé le rover à travers des voies étroites pour atteindre trois sites d'échantillonnage différents et sélectionner des roches à analyser. Pendant ce temps, une équipe d'experts géologiques basée au Centre européen des astronautes (EAC) à Cologne, en Allemagne, était en contact avec lui et lui a conseillé sur les roches qui étaient des cibles de recherche prometteuses.
C'était la première fois que ce type de technologie était utilisé sur l'ISS pour contrôler un robot au sol. Il s'appuyait également sur un projet précédent mené par l'ESA, conçu pour familiariser les astronautes avec les études géologiques. Comme l’a indiqué Jessica Grenouilleau, chef de projet METERON au sein du Groupe des systèmes d’exploration de l’ESA:
«Nous avons bénéficié de la formation précédente de Luca grâce à notre programme Pangaea, offrant aux astronautes une expérience pratique en géologie. Cela a énormément aidé à avoir une discussion efficace entre l'équipage et les scientifiques. »
La liaison de commande bidirectionnelle entre le rover et l'ISS a été rendue possible grâce aux satellites de communication placés en orbite géostationnaire (OSG). Ceux-ci ont connecté Parmitano à l'EAC et au hangar où le test a eu lieu, avec une latence (ou décalage) de seulement 0,8 seconde. Grâce à l'interface révolutionnaire, Luca a pu sentir le robot toucher le sol ou ramasser un rocher.
Le matériel et les logiciels METERON utilisés dans ces expériences ont été développés par le Human Robot Interaction Laboratory de l'ESA, situé à Noordwijk, aux Pays-Bas. Le soutien a été fourni par l'Institut de robotique et de mécatronique du Centre aérospatial allemand (DLR), qui était responsable de l'intégration du logiciel de contrôle et de l'optimisation du retour d'information du système pour tenir compte du délai.
L'ingénieur robotique de l'ESA, Thomas Krueger, qui dirige le laboratoire HRI, explique:
«Pour ce scénario d'exploration, impliquant un délai relativement court, nous avons été en mesure de combiner les avantages relatifs des humains et des robots: un humain pour sa capacité à gérer des environnements et des prises de décision complexes et non structurés, et un robot habile capable de faire face aux environnements difficiles et exécuter avec précision les commandes de son opérateur.
«En améliorant l'expérience de l'opérateur avec un retour de force et des commandes intuitives, nous pouvons rendre possibles des tâches de commande robotique auparavant impossibles et ouvrir de nouvelles méthodes d'exploration de l'espace. Nous tenons maintenant à analyser les données et les commentaires de Luca pour voir les détails de ses performances et découvrir où nous pouvons nous améliorer et préparer de futurs plans d'exploration. »
Les expériences Analog-1 sont les dernières d'une série de campagnes de test de robot humain METERON de plus en plus difficiles impliquant l'ISS. Le premier test de retour de force (qui impliquait un degré de liberté) a eu lieu en 2015 dans le cadre de l'expérience Haptics-1. Cela a été suivi en 2016 par l'expérience Kontur-2 à deux degrés de liberté du DLR. Tous ces éléments ont culminé avec ces dernières expériences à six degrés de liberté.
La prochaine étape aura lieu dans le courant de l'année prochaine et impliquera une simulation en plein air dans un environnement semblable à la Lune (situé à déterminer pour le moment). Pour cette phase de test, le rover collectera et examinera des échantillons de roches locales dans un scénario conçu pour ressembler le plus possible à une mission de surface lunaire complète.
Lorsque des explorateurs robotiques seront envoyés sur la Lune et sur Mars dans un avenir proche, METERON permettra aux astronautes de les contrôler depuis des habitats orbitaux - tels que la porte lunaire et le camp de base de Mars - plutôt que d'avoir à envoyer des signaux depuis la Terre. La technologie permettra également d'explorer des environnements inaccessibles ou potentiellement dangereux que les astronautes ne sont pas en mesure d'atteindre.
N'oubliez pas de regarder également cette vidéo du dernier test Analog-1, gracieuseté de l'ESA:
