Un nouveau modèle informatique imite si bien la poussière lunaire qu’il pourrait conduire à des téléopérations de robots lunaires plus fluides et plus sûres. L’outil, développé par des chercheurs de l’Université de Bristol et basé au Bristol Robotics Laboratory, pourrait être utilisé pour former les astronautes avant les missions lunaires.
Leurs recherches sont publiées dans la revue Frontières des technologies spatiales.
En collaboration avec leur partenaire industriel, Thales Alenia Space au Royaume-Uni, qui s’intéresse particulièrement à la création de systèmes robotiques fonctionnels pour les applications spatiales, l’équipe a étudié une version virtuelle du régolithe, autre nom de la poussière lunaire.
Le régolithe lunaire présente un intérêt particulier pour les prochaines missions d’exploration lunaire prévues au cours de la prochaine décennie. Les scientifiques peuvent potentiellement en extraire des ressources précieuses telles que l’oxygène, le carburant pour fusée ou des matériaux de construction, afin de soutenir une présence à long terme sur la Lune.
Pour collecter le régolithe, les robots télécommandés apparaissent comme un choix pratique en raison de leurs risques et de leurs coûts inférieurs à ceux des vols spatiaux habités. Cependant, faire fonctionner des robots sur ces grandes distances introduit des retards importants dans le système, ce qui les rend plus difficiles à contrôler.
Maintenant que l’équipe sait que cette simulation se comporte de manière similaire à la réalité, elle peut l’utiliser pour reproduire le fonctionnement d’un robot sur la Lune. Cette approche permet aux opérateurs de contrôler le robot sans délai, offrant ainsi une expérience plus fluide et plus efficace.
Vidéo de démonstration Regolith Sim : le modèle peut être ajusté pour représenter différents matériaux : roulements à billes, sable sec et simulant de régolith cohésif, sous la gravité de la Terre ou de la Lune. Le régolithe virtuel collant le fait circuler plus lentement à travers les entonnoirs. Crédit : Joe Louca
L’auteur principal Joe Louca, basé à l’école d’ingénierie, mathématiques et technologie de Bristol, a expliqué : « Pensez-y comme à un jeu vidéo réaliste se déroulant sur la lune : nous voulons nous assurer que la version virtuelle de la poussière lunaire se comporte exactement comme la réalité, afin que « Si nous l’utilisons pour contrôler un robot sur la Lune, il se comportera comme prévu. Ce modèle est précis, évolutif et léger, il peut donc être utilisé pour prendre en charge les prochaines missions d’exploration lunaire. »
Cette étude fait suite à précédent travail de l’équipe, qui a constaté que les opérateurs de robots experts souhaitent se former sur leurs systèmes avec un risque et un réalisme progressivement croissants. Cela signifie commencer par une simulation et passer à l’utilisation de maquettes physiques, avant de passer à l’utilisation du système réel. Un modèle de simulation précis est crucial pour former et développer la confiance de l’opérateur dans le système.
Bien que certains modèles particulièrement précis de poussière lunaire aient déjà été développés, ils sont si détaillés qu’ils nécessitent beaucoup de temps de calcul, ce qui les rend trop lents pour contrôler un robot en douceur. Des chercheurs du DLR (Centre aérospatial allemand) ont relevé ce défi en développant un modèle virtuel du régolithe qui prend en compte sa densité, son adhérence et sa friction, ainsi que la gravité réduite de la Lune. Leur modèle présente un intérêt pour l’industrie spatiale car il est peu gourmand en ressources informatiques et peut donc être exécuté en temps réel. Cependant, cela fonctionne mieux avec de petites quantités de poussière de lune.
Les objectifs de l’équipe de Bristol étaient d’abord d’étendre le modèle afin qu’il puisse gérer davantage de régolithe, tout en restant suffisamment léger pour fonctionner en temps réel, puis de le vérifier expérimentalement.
Louca a ajouté : « Notre objectif principal tout au long de ce projet était d’améliorer l’expérience utilisateur des opérateurs de ces systèmes. Comment pourrions-nous faciliter leur travail ? Nous avons commencé avec le modèle de régolithe virtuel original développé par DLR et l’avons modifié pour le rendre plus évolutif. Ensuite, nous avons mené une série d’expériences – la moitié dans un environnement simulé, l’autre moitié dans le monde réel – pour mesurer si la poussière de lune virtuelle se comportait de la même manière que son homologue du monde réel.
Comme ce modèle de régolithe est prometteur car il est suffisamment précis, évolutif et léger pour être utilisé en temps réel, l’équipe étudiera ensuite s’il peut être utilisé lors de l’utilisation de robots pour collecter du régolithe.
Ils prévoient également d’étudier si un système similaire pourrait être développé pour simuler le sol martien, ce qui pourrait être utile pour de futures missions d’exploration, ou pour former des scientifiques à la manipulation du matériel de la très attendue mission Mars Sample Return.
Plus d’information:
Vérification d’un simulateur de régolithe lunaire virtuel, Frontières des technologies spatiales (2024).