Robot Space Arm se prépare pour un vol vers la Lune

L’auteur de science-fiction Robert Heinlein a décrit la Lune comme une « maîtresse sévère ». Le fabricant de robots, Motiv, a créé un « bras spatial » conçu pour opérer sur la surface brutale de la Lune. Motiv a travaillé avec le Jet Propulsion Lab pour concevoir le COLDArm (COLD Operable Lunar Deployable Arm). Ce bras robotique peut fonctionner de manière fiable dans des environnements extrêmement froids – aussi bas que -279 degrés Fahrenheit. COLDArm fonctionne sans le chauffage ou l’isolation généralement utilisés sur les bras spatiaux.

Dans des circonstances ordinaires, la robotique ne peut pas fonctionner à des températures inférieures à -67 degrés Fahrenheit avant de nécessiter une quantité substantielle d’énergie. Le COLDArm a été conçu pour réduire la puissance globale nécessaire aux opérations d’un rover ou d’un atterrisseur. Cela permet aux robots équipés de ce bras spécial de prolonger les missions et de réduire la consommation d’énergie. Le travail de Motiv avec la NASA sur le COLDArm est la première pièce d’une longue lignée de robotique spatiale. Le COLDArm est adaptable pour s’adapter aux nombreux rovers et atterrisseurs que l’agence spatiale a prévus pour de futures missions.

Le processus de développement

Dans le travail de Motiv avec le Jet Propulsion Lab, chaque organisation a apporté une technologie spécialisée. « Le COLDArm a été conçu comme une application de développements technologiques fusionnés entre Motiv Space Systems et JPL », a déclaré Tom McCarthy, vice-président du développement commercial chez Motiv Space Systems. Nouvelles de conception. « Motiv a développé des robots dotés d’une électronique performante pour les environnements extrêmement froids, tandis que JPL a travaillé sur des systèmes d’actionnement fonctionnant dans des environnements cryogéniques. »

La raison de la création du COLDArm était de démontrer la fonctionnalité robotique à faible puissance dans des températures extrêmes. « Les technologies de Motiv et JPL avaient besoin d’une application pour démontrer leurs capacités uniques. Par conséquent, le concept COLDArm s’est concrétisé », a déclaré McCarthy. « L’émergence du programme d’atterrisseur Commercial Lunar Payload Services (CLPS) de la NASA a fourni une occasion unique de démontrer la technologie dans un environnement pertinent. Le COLDArm démontre également son applicabilité dans d’autres destinations du système solaire.

Les tâches lunaires du robot

L’objectif de COLDArm est de montrer qu’un robot spécialement conçu peut effectuer un large éventail de travaux qui devront être effectués sur la Lune. « Le programme est conçu pour évaluer l’applicabilité des premières technologies pour les futures activités de colonisation de la Lune », a déclaré McCarthy. « Ces premières missions débarquées fourniront un terrain d’essai pour les nouvelles technologies. Si elle réussit, la technologie trouvera sa place dans de nombreux systèmes ultérieurs en préparation pour les explorateurs humains. »

Le plan à long terme est de créer des robots capables d’effectuer la maintenance des équipements de Moonbase. « Les robots vont être des outils essentiels pour soutenir les astronautes lorsqu’ils sont présents et effectuer des tâches de maintenance lorsqu’ils ne sont pas surveillés par des astronautes », a déclaré McCarthy. « Certaines de ces tâches comprendront le déchargement de la cargaison des atterrisseurs, le transport des matériaux vers les dépôts et la création d’infrastructures telles que des aires d’atterrissage pour prendre en charge les arrivées supplémentaires. »

Pour que les robots fonctionnent efficacement dans l’espace, ils devront être légers, efficaces en termes de consommation d’énergie et durables dans des conditions difficiles. « Le plus grand défi dans l’espace est la masse disponible que vous pouvez apporter avec vous pour exécuter votre tâche. La robotique spatiale doit être extrêmement efficace en ce qui concerne les allocations de masse et de puissance », a déclaré McCarthy. « Ces systèmes doivent également être robustes aux rigueurs d’un environnement de lancement. Le travail sur COLDArm explore les limites de ces efficacités.

Des avancées technologiques étaient nécessaires

Les matériaux traditionnels des robots n’auraient pas fonctionné efficacement dans l’environnement de la Lune. Motiv et JPL se sont donc tournés vers des matériaux émergents pour créer le bras spatial. « COLDArm est une collection de développements de matériaux uniques. En particulier, l’engrenage est fabriqué à partir d’un matériau connu sous le nom de verre métallique en vrac », a déclaré McCarthy. « Ce métal cristallin affiche des propriétés de durabilité uniques sur de larges plages thermiques, y compris la résistance et l’usure. »

L’électronique traditionnelle était également un non-démarreur, donc l’électronique a dû être créée pour l’environnement extrême. Les chercheurs ont dû prendre en compte les radiations ainsi que la capacité de faire fonctionner des appareils électroniques qui ne sont pas réchauffés. « Quant à l’électronique, seuls certains types de pièces peuvent fonctionner à des températures cryogéniques. Dans certains cas, les pièces fonctionnent mieux », a déclaré McCarthy. «De nombreuses recherches et tests ont dû être effectués pour identifier les familles de pièces qui peuvent non seulement tolérer les radiations dans l’espace, mais aussi fonctionner à froid pour aider à préserver l’énergie pour les opérations à distance.»

Robotique du futur dans l’espace

La recherche et le développement de la robotique lunaire ne seront pas terminés lorsque les premiers humains reviendront sur la Lune. La R&D se poursuivra au-delà des travaux pour se rendre sur la Lune. « La robotique spatiale évoluera rapidement avec une présence croissante et durable sur la Lune. Les robots devront effectuer une variété d’opérations, ce qui maximisera la sécurité des astronautes », a déclaré McCarthy. « À terme, les explorateurs humains et les robots travailleront en collaboration alors que nous nous efforçons de démontrer que les explorateurs humains peuvent vivre de manière durable sur la Lune. »

Le développement de la robotique pour la Lune anticipera également les opérations des robots dans d’autres environnements au-delà de la Terre. « Les développements qui incluent COLDArm sont les premières étapes d’une approche pour comprendre comment envoyer des humains sur Mars », a déclaré McCarthy. « Les robots devront construire des sites, transporter des marchandises et entretenir des infrastructures en l’absence des humains. »

Le but ultime est de confier une grande partie des travaux de maintenance et de construction extraterrestres à la robotique. « Les robots joueront un rôle important dans les activités de construction pour toute approche de règlement à long terme », a déclaré McCarthy. « L’expérience acquise sur la Lune influencera les plans d’envoi d’humains sur Mars, qui est notre prochaine destination d’exploration. »

Rob Spiegel couvre l’automatisation et le contrôle depuis 19 ans, dont 17 pour Nouvelles de conception. D’autres sujets qu’il a abordés incluent la technologie de la chaîne d’approvisionnement, les énergies alternatives et la cybersécurité. Pendant 10 ans, il a été propriétaire et éditeur du magazine culinaire Piment du Chili.