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

Le concept de détection avec des micro-nageurs indépendants (SWIM) a été développé par Ethan Schaler, ingénieur en mécanique robotique au Southern California Jet Propulsion Laboratory de la NASA.

Concept de robot SWIM de la NASA. Photo : NASA/JPL-Caltech

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 600 000 $ en financement de phase II du programme Innovative Advanced Concepts (NIAC) de la NASA.

“Un jour, un essaim de ces robots pourrait pénétrer dans l’eau sous la coquille glacée d’un kilomètre d’épaisseur de la lune Europa de Jupiter ou de la lune Encelade de Saturne, à la recherche de signes de vie extraterrestre. Terre, les minuscules robots seraient submergés, nageant loin de leur véhicule mère pour prendre des mesures du nouveau monde”, a annoncé 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 Southern California Jet Propulsion Laboratory de la NASA. 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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La principale innovation est que les mini-nageurs de Schaler seraient beaucoup plus petits que d’autres concepts de robots d’exploration océanique planétaire, permettant à beaucoup d’être chargés de manière compacte dans des sondes de glace. Celles-ci augmenteraient la portée scientifique de la sonde et augmenteraient la probabilité de découvrir des preuves de vie tout en évaluant l’habitabilité possible d’un corps céleste océanique éloigné.

“Mon idée est, où pouvons-nous prendre la robotique miniature et les appliquer de nouvelles façons intéressantes pour explorer notre système solaire ?” dit Schaller. “Avec un essaim de petits robots nageurs, nous pouvons sonder des eaux océaniques beaucoup plus vastes et améliorer nos mesures car plusieurs robots collectent des données dans la même zone.”

Qu’est-ce que le système SWIM ?

Selon la NASA, le système SWIM se compose de microrobots flottants imprimés en 3D à l’échelle du cm (micronageurs) équipés de capteurs MEMS qui sont déplacés par des actionneurs miniatures et contrôlés sans fil par des ondes ultrasonores.

Les micronageurs sont déployés seuls ou en essaim à partir d’un seul véhicule mère robotique SESAME avec une mobilité limitée lors de l’atteinte/de l’ancrage 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 capacités de détection des biomarqueurs), ainsi que des mesures temporellement et spatialement distribuées des propriétés océaniques souhaitées, des mesures d’habitabilité et des biomarqueurs potentiels (impossible avec un seul robot).

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

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

Robots nageurs de la NASA
Cette illustration montre le concept de cryobot de la NASA appelé Probe Using Radioisotopes to Explore Icy Moons (PRIME), qui déploie de petits robots en forme de coin – collectivement connus sous le nom de Sensor Independent Microswimmers (SWIM) – sur la surface gelée à un mile océanique de l’atterrisseur. monde océanique.
Crédits : NASA/JPL-Caltech

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

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Environ quatre douzaines d’entre eux tiennent dans une section de 4 pouces de long (10 centimètres de long) d’un cryobot de 10 pouces (25 centimètres) de diamètre, qui n’occupe qu’environ 15% du volume d’une charge utile scientifique. Cela laisserait beaucoup de place à des instruments scientifiques plus puissants mais moins mobiles qui pourraient collecter des données lors de longs trajets à travers la glace et fournir des mesures stationnaires dans l’océan.

Concepts de robots cryogéniques

La mission Europa Clipper, prévue pour 2024, commencera à collecter des données scientifiques détaillées lors de plusieurs survols avec un grand nombre d’instruments lorsqu’elle atteindra la lune jovienne en 2030.

En regardant plus loin dans l’avenir, des concepts de cryobots sont développés pour explorer ces mondes océaniques grâce au programme SESAME (European Scientific Exploration Underground Access Mechanism) de la NASA, ainsi qu’à d’autres programmes de développement technologique de la NASA.

“Aussi ambitieux que soit le concept SWIM, il vise à réduire les risques tout en faisant avancer la science. Le cryobot serait connecté via un réseau de communication à un atterrisseur en surface, qui serait à son tour le point de contact avec les responsables de mission sur Terre. Une approche attachée, combinée à un espace limité pour un grand système de propulsion, signifie qu’il est peu probable que le cryobot puisse se déplacer bien au-delà de l’endroit 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 atteindre l’océan, vous traversiez la croûte de glace au mauvais endroit ? Et s’il y a des signes de vie 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 l’Europa Clipper. “En amenant ces essaims de robots avec nous, nous pourrions regarder” là-bas “pour explorer notre environnement bien plus 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 embarqué du rover Perseverance de l’agence sur la planète rouge. “L’hélicoptère étend la portée du rover, et les images qu’il renvoie sont le contexte qui aide le rover à comprendre comment explorer son environnement”, a-t-il déclaré. “Si vous aviez plusieurs hélicoptères au lieu d’un seul, 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 à cœur chaud flamboyant du cryobot, sur laquelle la sonde s’appuie pour fondre sous la glace. Une fois dans l’océan, la 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 peuvent “regrouper” des comportements inspirés des poissons ou des oiseaux, réduisant ainsi les erreurs dans les données grâce à leurs mesures qui se chevauchent. Selon la NASA, ces données de groupe peuvent également montrer des gradients : température ou salinité, par exemple, qui augmentent entre les capteurs collectifs de l’essaim et pointent vers la source du signal qu’ils détectent.

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