Des nouvelles de IARES...

Dans la perspective de la mission Exomars, l'équipe robotique du CNES a conçu un robot nouvelle génération, sous maîtrise d'oeuvre ESA. En cours de validation au SEROM, site d'essai des robots mobiles installé sur le CST (Centre Spatial de Toulouse), les technologies et algorithmes de pointe bénéficient d'un terrain d'exercice inédit, dont le sol de pouzzolane simule la surface martienne.

Vers un premier robot européen autonome et intelligent

Si l’exploration planétaire a longtemps fasciné les hommes, elle a aujourd’hui résolument quitté le domaine du rêve pour celui de la recherche scientifique.
De ce point de vue, les enjeux sont fondamentaux et l’on attend beaucoup de l’étude détaillée de l’environnement martien, par exemple, pour mieux connaître et donc comprendre l’origine du système solaire. Mener à bien ces investigations passait par des modes opératoires spécifiques autres que la seule cartographie des planètes à explorer. Les véhicules planétaires ont fait la preuve de leur adéquation à ces investigations. Toutefois, la première génération de ces robots présentait quelques insuffisances qui contrariaient les objectifs scientifiques et technologiques. Le premier problème à résoudre était celui de l’effet retard observé entre l’envoi de la commande et la réception de celle-ci. Pour les robots lunaires, ce délai varie seulement de 1 à 10 secondes, ce qui représente malgré tout un écart préjudiciable à la qualité d’intervention. Mais plus encore, la réactivation des missions martiennes imposait de réfléchir à l’autonomie des robots. En effet, le temps de latence induit par la transmission entre la Terre et Mars (soit une quarantaine de minutes) et l’ajustement au créneau de visibilité du satellite rendaient inadéquat le pilotage par téléopérateurs depuis la Terre.

UN CALCUL AUTONOME DE TRAJECTOIRE

Pour contourner ce problème, la robotique planétaire s’est orientée vers la conception de robots mobiles autonomes. Dans la perspective de la mission Exomars, programmée pour 2013, l’équipe robotique du CNES a donc, depuis quelques années, investi beaucoup d’énergie dans la conception d’un modèle sous maîtrise d’oeuvre Esa. Les phases d’études se terminent et devraient déboucher sur un passage en phase de réalisation fin 2007 pour aboutir, dans les prochaines années, au développement du modèle de vol. Le robot nouvelle génération est, notamment, équipé d’un calculateur de bord qui intègre la somme des algorithmes nécessaires à la mission, en particulier à un déplacement totalement autonome. Il utilise un banc de stéréovision spécifique; deux caméras indépendantes et séparées par un entraxe mémorisent les images du proche environnement; à chaque pixel de caméra est associée, par corrélation, la distance des objets. Le robot est en capacité d’analyser si son environnement est ou non navigable sans supervision au sol. Il peut ainsi, au sein des zones navigables, générer une trajectoire vers ledit objectif, jusqu’à la limite du connu. Il procède ensuite par succession de cycles. Pendant la phase d’exécution des tâches, le robot peut stocker les informations. Il vide sa mémoire, de manière sélective, exclusivement au moment du passage en visibilité du satellite. A l’automne 2007, de nouvelles expériences vont tenter de faire évoluer le robot de la situation « autonome » à la situation « intelligente ». De nouveaux algorithmes seront testés pour mettre le robot en capacité d’atteindre un objectif final déterminé avec précision.

L’INTEGRATION DE SYSTEMES COMPLEXES

Les études se poursuivent pour conforter l’autonomie du robot et faire face à des situations aléatoires ou complexes. Une expérimentation de contrôle de trajectoire est en cours de développement. En l’absence de champ magnétique sur Mars, le robot, dépourvu de système de localisation, doit pouvoir, de façon autonome et fiable, exécuter sa trajectoire. Une caméra pointée au sol poursuit des points caractéristiques du relief. Via le calculateur de bord, ces images seront interprétées, le déplacement du robot vérifié et, au besoin, la trajectoire infléchie. Toutes ces progressions font l’objet de tests sur le site du Sérom (site d’essai des robots mobiles), géré par le CNES, un terrain d’exercice dont le sol de pouzzolane simule la surface martienne.
Des travaux connexes sont également menés pour régler un autre problème majeur, celui de l’énergie. Avancer, filmer, forer, prélever, analyser : le robot sera investi de multiples missions gourmandes en énergie. La mise en autonomie génère un gain appréciable sur les temps d’opérations, mais la réduction du nombre de manoeuvres ou la rationalisation de celles-ci vont concourir également à économiser l’énergie. Si des avancées significatives ont été faites, d’ici le lancement de la mission, en 2013, les équipes ont encore des zones d’ombre à éclairer.
L’intégration des algorithmes spécifiques à la mission scientifique, la projection des situations aléatoires et les fonctions de surveillance associées ou non, l’intelligence dans la hiérarchisation des manipulations ou dans les informations à transmettre entrent dans ce solide plan de charge. Nominalement conçu pour une durée de six mois, ce premier robot européen, dont le poids avoisinera les 200 kg, porte les espoirs de la première mission européenne sur Mars. C’est à lui qu’incombe de relever les traces de vie éteinte ou présente dans l’environnement martien.

SILENCE, ON TOURNE !

8h00 du matin, Centre spatial de Toulouse. Une brise froide balaye le site en ce début avril 2007. On se croirait sur Mars! D’ailleurs, c’est bien ce que doit reproduire ce site du Sérom dédié aux essais robotiques. C’est là que s’affaire l’équipe de tournage du dernier film du CNES destiné à la salle grand format de la Cité de l’espace, mais aussi au Salon du Bourget, aux télévisions et autres expositions.
Il s’agit en effet d’évoquer le futur, et quel meilleur référent culturel et populaire que celui des premiers pas de l’homme sur Mars, dans un avenir certes indéterminé mais possible à défaut d’être probable. Le but n’était pas ici de s’attarder sur la vraisemblance de la situation mais plutôt de dessiner une parabole onirique, renforcée par la présence étonnante d’une enfant. À la manière du petit prince de Saint-Exupéry, elle interroge l’astronaute sur tout ce que l’espace pourra apporter à la société dans les 50 ans à venir, non seulement dans le progrès des connaissances, mais aussi dans ses applications les plus concrètes sur notre planète. Ce film, tourné selon les meilleures techniques du cinéma, a nécessité l’usage d’un fond vert sur lequel les graphistes placent ensuite des paysages réalistes, à partir de vraies images prises par des sondes martiennes. Cette immersion cinématographique doit permettre de susciter la curiosité d’un large public, au-delà de la sphère habituelle des passionnés d’espace, pour toucher le plus grand nombre.