Des capteurs plus intelligents pour des tâches autonomes lors des missions spatiales
Les réparations, le réapprovisionnement et le ravitaillement en carburant des satellites en orbite et des missions robotiques d’exploration planétaire requièrent des capacités et une dextérité presque humaines, tout en fonctionnant de manière autonome. «Parfois, le contrôle au sol apporte une certaine aide, plus près la Terre, là où les communications sont plus aisées. Mais dans l’espace, il y a un délai de communication et il faut donc s’assurer que le système est capable de planifier la mission et de prendre ses propres décisions», explique Mme Sabrina Andiappane, directrice du projet I3DS, responsable des études R&D et ingénieure chargée des projets futurs chez Thales Alenia Space, à Cannes, en France. Les capteurs individuels utilisés pour la navigation ou à d’autres fins sont souvent produits commercialement et généralement fournis avec leurs propres interfaces et logiciels propriétaires. L’équipe du projet I3DS, financé par l’UE, a procédé à l’intégration de capteurs et de détecteurs de pointe utilisés dans ce type de mission pour constituer un ensemble unique. Elle a également perfectionné la partie logicielle pour améliorer les rétroactions en temps réel ainsi que le traitement des données combinées permettant de faire fonctionner des systèmes robotiques. Il s’agit de données provenant de capteurs visuels, tels que des caméras infrarouges thermiques et 3D à haute résolution; de viseurs d’étoiles qui servent à orienter un engin à l’aide des étoiles; de capteurs tactiles ou de contact permettant de détecter un obstacle; et d’instruments de télédétection, comme des radars ou des lidars. L’ensemble comprend également des dispositifs d’éclairage destinés à être utilisés lors des éclipses ou en l’absence de lumière solaire. Un rover planétaire, par exemple, a besoin de ses capteurs pour être sûr d’aller dans la bonne direction et pour éviter les obstacles. Un système modulaire «Ce sont des capteurs intelligents pour des missions intelligentes, avec une phase de prétraitement pour les caméras, et cela rend les données plus faciles à comprendre lorsqu’elles sont envoyées dans un autre système». Les capteurs doivent être synchronisés, fonctionner à une certaine fréquence et les algorithmes doivent tourner assez rapidement afin d’être opérationnels en temps réel. «Il a été difficile d’y parvenir», indique-t-elle. L’idée consiste à obtenir une meilleure précision que n’importe lequel des différents capteurs agissant isolément. Il a fallu faire intervenir des spécialistes en fusion de données et en capacités de traitement pour définir les spécifications, concevoir, intégrer et tester les différentes architectures au sein d’une architecture générale du système robotique complet. La plateforme intégrée a été développée sous la forme d’un système modulaire de type plug and play. «Il y a une collection de capteurs disponibles et vous pouvez choisir ceux que vous voulez. Vous pouvez remplacer un capteur par un autre, et l’ensemble continuera à fonctionner. Ce que nous n’avons pas été en mesure d’intégrer complètement, c’est le radar, qui est soumis à des règles de sécurité particulières pour les tests. Du coup, il n’a pas été possible de le tester pendant le cycle de vie du projet», explique Mme Andiappane. L’unité de contrôle L’unité de contrôle de l’instrument, qui assure l’interface avec les différents capteurs et envoie les commandes adéquates dans le même environnement logiciel, est une carte mère mesurant 233 x 160 mm. «Nous avons prouvé que le système fonctionne, mais des développements plus poussés sont évidemment nécessaires pour un lancement dans l’espace. Pour les missions spatiales, l’ensemble de l’électronique doit pouvoir résister aux radiations», ajoute-t-elle. L’UE a financé plusieurs projets portant sur la robotique spatiale, en parallèle avec I3DS. Dans le cadre de sa participation au projet de suivi EROSS (European Robotic Orbital Support Services), Mme Andiappane déclare: «Nous prendrons les différents éléments constitutifs, par exemple les capteurs et les autres frameworks comme celui qui est dédié à la navigation, et nous irons plus loin au niveau de leur intégration pour qu’ils puissent fonctionner au sein d’un système (robotique) encore plus étendu afin de démontrer leurs capacités de maintenance en orbite».
Mots‑clés
I3DS, EROSS, espace, satellite, capteurs, robots