Dans l'une des entreprises technologiquement les plus avancées de l'époque récente, une équipe de robots a exploré avec diligence cet été un paysage martien simulé sur Terre, plus précisément en Allemagne, tandis que toutes les commandes provenaient d'une altitude de plus de 400 kilomètres – de la Station Spatiale Internationale (ISS). L'astronaute qui commandait cette unité robotique n'était pas physiquement présent sur le terrain, mais flottait en microgravité, se transformant en avatar pour les explorateurs robotiques au sol. Cet événement a marqué le point culminant, la quatrième et dernière session d'une expérience extrêmement importante connue sous le nom de Surface Avatar. Il s'agit d'une collaboration fructueuse entre l'Agence Spatiale Européenne (ESA) et le Centre aérospatial allemand (DLR), dont l'objectif principal était le développement et le perfectionnement des méthodes par lesquelles les astronautes géreront à l'avenir des équipes entières de robots pour accomplir des tâches complexes à la surface de la Lune et de Mars.

L'astronaute en tant qu'Avatar : L'intuition humaine au-dessus de la Terre

Au centre de cette opération complexe se trouvait l'astronaute de la NASA Jonny Kim. Installé dans le module Columbus de l'ISS, Kim a passé environ deux heures et demie à piloter l'équipage robotique sur Terre. Son rôle allait au-delà de la simple télécommande ; il était le cerveau de l'opération, le décideur clé et le stratège qui dirigeait les actions des explorateurs mécaniques. Grâce à une interface avancée, Kim pouvait déléguer des tâches, surveiller la progression de la mission et intervenir si nécessaire, démontrant ainsi que l'intuition humaine reste irremplaçable même à l'ère de la haute automatisation. L'ensemble de l'expérience a été conçu de manière à ce que l'astronaute n'ait qu'une préparation préalable minimale sur les détails des tâches, ce qui élève le réalisme de la mission à un niveau supérieur et teste la capacité du système et de l'homme à improviser dans des situations imprévues.

L'équipe robotique sur 'Mars'

Sur Terre, dans l'environnement contrôlé du centre du DLR à Oberpfaffenhofen, qui simule fidèlement le terrain inhospitalier de Mars, se trouvait une équipe diversifiée de quatre robots, chacun doté de ses propres capacités spécialisées. Les stars principales étaient le robot humanoïde Rollin' Justin et le robot quadrupède Spot. Rollin' Justin, la fierté de l'ingénierie du DLR, est un humanoïde sur roues doté de deux bras extrêmement agiles et de mains à quatre doigts, capable de manipuler des objets avec une grande précision. Ses bras légers en fibre de carbone peuvent soulever une charge allant jusqu'à 14 kilogrammes par bras, et il possède pas moins de 51 degrés de liberté de mouvement, ce qui lui permet de récupérer des objets au sol et à une hauteur allant jusqu'à deux mètres. Dans la mission, Justin était chargé de tâches délicates telles que le transfert des échantillons collectés vers l'atterrisseur.

Son partenaire, le robot Spot de l'ESA, est une plateforme quadrupède connue pour sa mobilité extraordinaire et sa capacité à naviguer de manière autonome sur des terrains très exigeants et accidentés. Alors que Justin nécessitait un mélange de contrôle direct et de commandes préprogrammées, Spot a été chargé de naviguer de manière indépendante sur le sol martien simulé, de trouver des conteneurs d'échantillons et de marquer leurs emplacements. Cette répartition du travail est un élément clé du concept d'"autonomie évolutive", où l'astronaute-opérateur assume le rôle de superviseur, déléguant des tâches de routine à des systèmes autonomes afin de pouvoir se concentrer sur les décisions stratégiques et la résolution de problèmes.

Scénarios de mission complexes : Tester les limites de l'autonomie

La dernière session de l'expérience Surface Avatar a présenté de nouveaux scénarios, les plus complexes à ce jour. Dans la première tâche, Jonny Kim a coordonné Justin et Spot dans une mission de collecte de conteneurs d'échantillons dispersés. Spot, utilisant ses algorithmes de navigation avancés, a exploré de manière autonome le terrain et localisé les cibles. Ensuite, Kim prenait le contrôle de Justin, le guidant vers les emplacements marqués pour que le robot ramasse les conteneurs avec ses mains agiles et les transporte soigneusement vers l'atterrisseur simulé. Cette synergie a testé la fluidité du passage entre le fonctionnement autonome et la téléopération, ce qui est crucial pour l'efficacité des futures missions planétaires.

Le deuxième scénario était encore plus difficile et conçu pour tester la capacité du système et de l'astronaute à réagir à des pannes imprévues. Dans cette tâche, le rover Interact de l'ESA, un véhicule conçu pour le transport, a transporté le robot Bert du DLR à l'entrée d'une grotte martienne simulée. Bert est un robot quadrupède plus petit et agile, ressemblant à un chien, spécialisé dans le déplacement dans des espaces étroits et inaccessibles où les robots plus grands et à roues ne peuvent pas se déplacer. Après que Kim ait utilisé l'un des robots pour enlever un rocher qui bloquait l'entrée, il a envoyé Bert en exploration. Cependant, l'expérience incluait une panne planifiée – l'une des jambes de Bert a été simulée comme étant défaillante. À ce moment-là, Kim a dû accéder en temps réel au système de Bert et reprogrammer son algorithme de marche, lui apprenant une nouvelle façon de se déplacer à trois pattes. Après une "rééducation" réussie, Bert a poursuivi sa mission à l'intérieur de la grotte, où il a détecté avec succès des signes simulés de présence de glace, démontrant l'extraordinaire adaptabilité de l'ensemble du système homme-machine.

Une technologie qui efface les frontières : L'interface du futur

Toute cette interaction est rendue possible grâce à une interface de contrôle sophistiquée développée conjointement par l'ESA et le DLR. Le poste de travail sur l'ISS se compose d'un ordinateur portable avec un affichage graphique de la mission et de deux contrôleurs spécialisés. L'un est un joystick avec sept degrés de liberté de mouvement qui permet un contrôle intuitif du mouvement et de la direction du regard du robot. L'autre, encore plus avancé, est un dispositif haptique. Cette technologie permet à l'astronaute de "sentir" littéralement ce que le robot ressent. Lorsque la main de Justin saisissait un objet, Kim sentait sur son contrôleur la résistance, le poids et la texture de cet objet. Cette transmission du sens du toucher est cruciale pour effectuer des opérations délicates qui nécessitent une précision inférieure au millimètre. L'interface permet également à Kim de basculer entre une vue à la première personne, pour une immersion totale dans la téléopération, et une carte de la mission en vue d'oiseau, pour une meilleure surveillance stratégique de toute l'équipe de robots. Bien que le signal entre l'ISS et la Terre parcoure près de 90 000 kilomètres via des satellites, provoquant un retard d'environ 800 millisecondes, le système est conçu pour compenser ce décalage et permettre un contrôle fluide et efficace.

Un pas de plus vers la Lune et Mars

Au cours de quatre sessions réussies, l'équipe du projet Surface Avatar a perfectionné l'approche de l'interaction homme-robot, améliorant à la fois la téléopération directe et les méthodes de délégation de tâches aux systèmes autonomes. Les expériences ont fourni des données inestimables sur les tâches que les astronautes préfèrent effectuer sous contrôle direct et celles qu'il est sûr et efficace de laisser aux robots pour qu'ils les accomplissent de manière autonome. Les chefs de projet soulignent que ces expériences ont rempli toutes les conditions techniques préalables à la gestion de missions robotiques complexes sur Mars et à l'établissement de futures stations de recherche permanentes sur la Lune. Avec ce projet, l'Europe a acquis une expertise unique dans le domaine de la robotique spatiale, et les technologies développées ont également des applications potentielles sur Terre, dans des industries telles que l'énergie nucléaire ou offshore. La conclusion réussie de la saga Surface Avatar, symboliquement couronnée par une poignée de main à distance entre l'astronaute Kim et le chef de projet au sol via le bras robotique de Justin, n'est pas seulement une réussite technologique, mais un indicateur clair que l'avenir collaboratif des humains et des robots dans l'exploration spatiale a déjà commencé.