Mission Fly Foundational Robots de la NASA : un bras robotique commercial ouvre une nouvelle phase de l'infrastructure spatiale
La NASA et ses partenaires industriels préparent la première démonstration d'un bras robotique commercial en orbite terrestre basse dans le cadre de la mission Fly Foundational Robots (FFR), dont le lancement est actuellement prévu pour la fin de 2027. Il s'agit d'une étape technologique clé pour les futures opérations de service, d'assemblage et de fabrication dans l'espace – un domaine considéré comme le fondement d'une présence humaine durable sur la Lune, Mars et dans le système solaire au sens large.
La mission FFR fait partie du portefeuille In-space Servicing, Assembly, and Manufacturing (ISAM) de la Direction des missions de technologie spatiale de la NASA. Contrairement à certains projets antérieurs extrêmement complexes, ce démonstrateur s'appuie consciemment sur des composants commerciaux et des entreprises agiles, avec un objectif ciblé : montrer que des opérations robotiques sophistiquées peuvent être effectuées de manière fiable, évolutive et à un coût inférieur à celui d'auparavant.
Bras robotique commercial de Pasadena comme « ouvrier en orbite »
Au cœur de la mission se trouve un bras robotique fourni par une petite entreprise américaine hautement spécialisée, Motiv Space Systems de Pasadena en Californie. Le système a été développé dans le cadre du programme Small Business Innovation Research (SBIR) phase III, ce qui signifie qu'il repose sur une technologie qui a déjà passé plusieurs cycles de vérifications et de démonstrations.
Le bras robotique est construit pour une série de tâches exigeantes en apesanteur et dans des conditions de gravité partielle : de la saisie et la manipulation finement ajustées de divers outils, en passant par le maniement d'équipements sensibles, jusqu'à la « marche » sur la structure du vaisseau spatial à l'aide de points d'attache spéciaux. Une telle conception permet d'utiliser la même plateforme pour un large éventail de missions futures – de l'inspection et la réparation de satellites jusqu'à l'assemblage de structures plus grandes comme des panneaux solaires ou des antennes de communication directement en orbite.
Le bras de Motiv sera intégré sur un vaisseau spatial fourni par la société Astro Digital de Littleton dans le Colorado. Il servira de « laboratoire volant » – un terrain d'essai orbital où l'on examinera comment le robot réagit aux conditions réelles dans l'espace, comment il supporte les extrêmes de température et de radiation et avec quelle fiabilité il fonctionne dans un environnement à long terme sans service depuis la Terre.
Le test orbital est organisé via le programme Flight Opportunities de la NASA, par lequel la Direction des missions de technologie spatiale assure aux petites entreprises et aux équipes de recherche l'accès à des vols pour la démonstration précoce de solutions innovantes. Cela accélère le passage du prototype de laboratoire à la technologie prête à être installée dans des missions opérationnelles.
Le rôle des centres de la NASA : de Washington à Greenbelt et Edwards Field
La mission Fly Foundational Robots sera gérée par le Centre de vol spatial Goddard de la NASA à Greenbelt dans l'État du Maryland, l'un des centres clés pour le développement des technologies spatiales et de la robotique. Goddard est porteur de projets dans le domaine du service satellitaire depuis des décennies, y compris la mission OSAM-1 désormais annulée, et l'expérience de ce travail a été transposée dans la nouvelle génération d'approches que représente FFR.
Le programme ISAM qui finance la mission est coordonné depuis le siège de la NASA à Washington, une ville qui est, outre le centre politique des États-Unis, également un foyer important pour la politique et l'industrie spatiales. Pour les visiteurs des musées scientifiques américains et des congrès sur la politique spatiale dans la capitale, une dimension pratique supplémentaire est également apportée par les offres d'hébergement à Washington près des institutions clés, où se rencontrent souvent des représentants des agences, de l'industrie et de la communauté scientifique.
Les tests opérationnels dans le cadre du programme Flight Opportunities seront menés par le Centre de recherche sur le vol Armstrong de la NASA à Edwards en Californie, qui a une longue histoire d'essais d'aéronefs expérimentaux et de nouvelles technologies en vol. Armstrong surveillera les performances du bras robotique de Motiv, analysera les données et les comparera aux attentes définies avant le lancement.
De OSAM-1 à FFR : comment la NASA a redéfini la stratégie de service spatial
Fly Foundational Robots arrive à un moment où la NASA remodèle l'approche du service spatial après l'annulation du projet OSAM-1 en 2024. OSAM-1 devait démontrer le ravitaillement complexe du satellite Landsat 7 et l'assemblage d'une grande antenne en orbite, mais la mission a été arrêtée en raison d'une combinaison de défis techniques, financiers et de calendrier.
Malgré cette décision, l'Agence n'a pas renoncé aux objectifs – au contraire, la documentation officielle souligne que la NASA reste un « défenseur clé des activités de développement dans le domaine des technologies ISAM » et cherche des moyens plus flexibles, modulaires et commercialement durables pour mettre en œuvre les mêmes concepts avec moins de risques. FFR s'inscrit justement dans une telle stratégie : elle promeut l'utilisation d'équipements commerciaux, partage les coûts et les risques avec les partenaires industriels et se concentre sur une démonstration clairement définie mais significative en orbite.
Un tel virage s'inscrit également dans la tendance plus large de l'industrie spatiale, où un nombre croissant d'entreprises privées développent leurs propres solutions pour le service, l'inspection et la désorbitation de satellites, tandis que les agences gouvernementales s'efforcent d'établir des normes, de certifier des technologies et d'assurer l'interopérabilité. FFR est à cet égard une étape importante car elle définit un point de référence – un test réel en orbite – auquel d'autres systèmes et approches seront comparés.
À quoi ressemblera la démonstration en orbite
Bien que les scénarios opérationnels précis soient encore en cours d'élaboration, la NASA a annoncé plusieurs groupes clés de tâches que le bras robotique de Motiv exécutera en orbite. Parmi eux figurent la saisie et la manipulation précises d'objets standardisés, le remplacement de « pseudo-modules » imitant des pièces de satellite, la commutation autonome entre différents points d'attache sur le vaisseau spatial et l'utilisation de différents outils sans intervention humaine constante.
Une partie des opérations sera entièrement autonome, guidée par des algorithmes sur le vaisseau spatial lui-même, tandis que d'autres seront effectuées par téléopération depuis des centres de contrôle sur Terre, probablement depuis Goddard et d'autres installations de la NASA. Cela teste toute la chaîne – des logiciels et capteurs sur le bras, en passant par les délais et limitations de communication, jusqu'aux interfaces dans les salles de contrôle et aux procédures que les ingénieurs et opérateurs doivent utiliser.
Une attention particulière sera accordée à la sécurité : le bras robotique doit prouver qu'il peut travailler à proximité immédiate d'équipements sensibles sans risque de collision, de choc ou de mouvements incontrôlés. Chaque manœuvre passera d'abord par des simulations et des « jumeaux numériques » du système, une approche que la NASA utilise déjà intensivement sur d'autres plateformes robotiques en orbite.
« Roboticiens invités » : une nouvelle opportunité pour les équipes américaines
L'un des aspects les plus intéressants de FFR est le concept de « guest roboticists » – roboticiens invités. La NASA prévoit d'ouvrir la possibilité aux équipes de recherche et aux entreprises des États-Unis d'envoyer leurs propres scénarios, algorithmes et tâches expérimentales qui pourraient être exécutés sur la plateforme de Motiv pendant la durée de la mission. L'Agence sera le premier opérateur invité, mais recherche déjà d'autres partenaires intéressés de la communauté universitaire et de l'industrie.
Un tel modèle de collaboration est similaire à celui que la NASA a déjà développé sur la Station spatiale internationale (ISS) à travers les robots Astrobee – de petites unités cubiques volant librement auxquelles les scientifiques et étudiants de différentes universités peuvent envoyer leurs propres algorithmes de navigation, d'inspection ou de manipulation d'objets. Ces systèmes ont déjà été utilisés pour tester l'intelligence artificielle qui planifie indépendamment des trajectoires à travers les couloirs étroits de l'ISS, réduisant ainsi le besoin de contrôle humain constant.
De même, FFR peut devenir un « laboratoire orbital » pour la recherche de nouvelles approches de la robotique dans l'espace, y compris l'application d'algorithmes avancés d'apprentissage automatique, le travail coopératif d'un plus grand nombre de robots ou des opérations hybrides dans lesquelles les robots prennent en charge des tâches dangereuses et routinières, tandis que les humains interviennent uniquement dans les moments critiques.
De Canadarm à FFR : continuité et saut de capacités
La NASA et ses partenaires internationaux utilisent des bras robotiques dans l'espace depuis des décennies. Le système canadien Canadarm2 et le robot Dextre sur l'ISS sont devenus des outils clés pour l'assemblage de la station, la capture de vaisseaux cargo et la réalisation de réparations complexes sans sorties spatiales. Ces plateformes remplacent déjà aujourd'hui une grande partie de ce que faisaient autrefois les astronautes en scaphandre, avec un risque moindre et un coût réduit.
La nouvelle étape qu'apporte FFR est le passage de systèmes robotiques individuels spécifiquement conçus à des bras plus génériques et commerciaux qui peuvent être adaptés à différentes missions et partenaires. Alors que Canadarm2 et Dextre ont été construits principalement pour l'ISS, le bras de Motiv est construit comme une plateforme modulaire qui pourra à l'avenir être adoptée par un opérateur satellitaire commercial, la NASA, une autre agence gouvernementale ou un partenaire international.
Ce changement est également important pour les futures missions dans le cadre du programme Artemis, dans lequel les États-Unis et leurs partenaires prévoient l'établissement d'une infrastructure plus permanente sur et autour de la Lune. Des bras robotiques similaires à celui que testera FFR pourraient un jour assembler des éléments de la station orbitale lunaire, installer des instruments sur la surface, construire et entretenir des fermes solaires ou préparer des zones d'atterrissage.
Un nouveau type d'« ouvrier » pour l'économie spatiale
L'un des principaux arguments de la NASA et de l'industrie pour expliquer pourquoi FFR est important est le développement de la future économie spatiale. Si des robots en orbite peuvent entretenir des satellites, les ravitailler en carburant, remplacer des modules et améliorer progressivement l'infrastructure, il ne sera plus nécessaire de lancer un nouveau satellite chaque fois qu'un ancien atteint la fin de sa durée de vie. Cela signifie moins de débris spatiaux, des coûts réduits et une plus grande flexibilité pour les opérateurs.
Les fonctions que démontrera le bras de Motiv dans la mission FFR peuvent potentiellement être transférées à d'autres secteurs également. Dans l'industrie de la construction, des bras robotiques avancés pourraient automatiser des travaux dangereux en hauteur ou dans des zones contaminées ; en médecine, des robots précis aident déjà les chirurgiens aujourd'hui, et les expériences de l'espace peuvent encore améliorer la sécurité et la fiabilité de tels systèmes. Dans les transports, les systèmes robotiques autonomes font déjà partie des chaînes logistiques, et la technologie développée pour FFR peut améliorer le travail des robots d'entrepôt ou des drones d'inspection.
Pour les économies qui investissent dans la technologie spatiale, y compris l'Union européenne, de telles missions créent de nouvelles niches de marché – des fabricants de composants, en passant par les éditeurs de logiciels, jusqu'aux fournisseurs de services spécialisés d'analyse de données et d'intégration de systèmes robotiques. Dans ce contexte, les délégations politiques et commerciales qui visitent Washington pour convenir d'une coopération spatiale combinent souvent des réunions officielles avec des conférences professionnelles, de sorte que les capacités d'hébergement à Washington sont également adaptées aux visiteurs de l'industrie spatiale.
Sécurité, normes et régulation : défis devant les robots en orbite
Le progrès qu'apporte FFR n'est pas seulement technologique ; il ouvre également une série de questions liées à la sécurité et à la régulation des activités spatiales. Les bras robotiques qui peuvent s'approcher des satellites d'autrui ou se déplacer à proximité de systèmes de communication et de navigation importants doivent respecter les accords internationaux, les normes de comportement en orbite et les directives pour éviter les débris spatiaux.
La NASA souligne que la démonstration sera effectuée sur sa propre plateforme, avec des zones de sécurité et des procédures clairement définies, mais à long terme, on s'attend à ce que de telles technologies deviennent partie intégrante d'un « système de systèmes » plus large dans lequel plusieurs États et opérateurs privés partageront des protocoles communs. Le succès de FFR pourrait à cet égard servir de cas de référence pour le développement de futures normes internationales dans le domaine du service spatial et de la robotique.
Un sujet particulier est également la cybersécurité : comment garantir que les bras robotiques ne soient pas compromis par des intrusions malveillantes, que les commandes puissent être cryptées et transmises de manière fiable sur de grandes distances et que les systèmes puissent passer de manière autonome en mode sans échec s'ils détectent une anomalie.
L'image plus large : des robots volants sur l'ISS aux robots sur la Lune et Mars
Parallèlement à FFR, la NASA continue de développer d'autres plateformes robotiques. Sur l'ISS, les robots Astrobee testent depuis des années de nouveaux algorithmes de mouvement et de planification autonome des tâches, et récemment, ils ont été guidés pour la première fois par un système d'intelligence artificielle avancé développé à l'Université de Stanford, qui permet le calcul de trajectoires sûres beaucoup plus rapidement que les méthodes classiques.
Les expériences de ces systèmes, ainsi que l'héritage de Canadarm et Dextre, se déversent maintenant dans FFR, qui représente un tournant : le passage du cadre d'une station ou d'une mission vers un écosystème plus large de robots qui agiront un jour sur le sol lunaire, sur des orbites autour de Mars ou dans un réseau de stations spatiales commerciales. Dans certains scénarios, les robots seront les premiers à « atterrir » sur les futurs sites de bases, prépareront le terrain, installeront des antennes et des panneaux solaires et effectueront des analyses géologiques et techniques de base avant que les humains n'y arrivent.
Dans ce contexte, la motivation derrière la mission Fly Foundational Robots dépasse visiblement les objectifs à court terme. La NASA veut vérifier si la nouvelle génération de systèmes robotiques commerciaux peut se transformer en un outil standard pour les futures entreprises de recherche et commerciales – un outil qui, s'il s'avère efficace, sera aussi courant que le sont aujourd'hui les panneaux solaires, les antennes de communication ou les systèmes de navigation sur les satellites.
À Washington, où sont prises les décisions clés sur le budget et les priorités du programme spatial américain, les discussions sur des missions comme FFR font partie d'une compétition plus large pour savoir à quoi ressemblera l'économie spatiale des années 2030. De l'investissement ou non dans des systèmes robotiques flexibles et des infrastructures dépend la rapidité avec laquelle se réalisera la vision d'une présence humaine permanente sur la Lune et la route vers Mars – et combien de cette nouvelle économie orbitale d'autres pays, y compris les acteurs européens et les investisseurs privés qui voyagent de plus en plus aux États-Unis, parviendront à capter, pour qui un hébergement de qualité à Washington pendant les conférences spatiales et les négociations devient de plus en plus important.
Sources :
- NASA – communiqué officiel sur la mission Fly Foundational Robots et le bras robotique commercial de Motiv Space Systems (lien)
- SpaceDaily / Spaceflight Now – articles sur les tests d'un bras robotique commercial en orbite et le lancement prévu fin 2027 (lien)
- ExecutiveGov – aperçu de la collaboration entre la NASA, Motiv Space Systems et Astro Digital dans le cadre de la mission FFR (lien)
- NASA – informations officielles sur l'annulation de la mission OSAM-1 et la poursuite du développement des technologies ISAM (lien)
- Agence spatiale canadienne / NASA – données sur les systèmes robotiques Canadarm2 et Dextre sur l'ISS (lien), (lien)
- NASA / ISS National Lab / rapports médiatiques – applications actuelles des robots Astrobee et expériences récentes avec l'intelligence artificielle sur l'ISS (lien), (lien), (lien)
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