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Avatar - Explore

Mars, cette planète aride, est caractérisée par un sol poussiéreux rouge-orangé, des roches éparses et des cannelures anciennes. Personne, c'est-à-dire aucun humain, n'a foulé à ce jour la surface de cette planète impitoyable et hostile. Parcourant ce terrain inhospitalier, contournant des pierres saillantes et des cratères béants, un petit rover à quatre roues, ayant l'allure d'un jouet, sonde le sol à la recherche d'une source géothermique. Aidé à distance par un astronaute en orbite autour de la planète rouge, le rover travaille de façon autonome. Il s'agit du pionnier parfait pour un environnement hostile de ce genre.

Seule ombre au tableau, ce paysage martien en est un simulé. Il s'agit en fait du Terrain d'émulation de Mars (TEM) situé sur le site de l'Agence spatiale canadienne (ASC) à Saint-Hubert, au Québec. L'astronaute qui a communiqué avec le rover était en orbite autour de la Terre, à bord de la Station spatiale internationale (ISS). Le rover, affectueusement appelé « Red », et le TEM, avaient le tiers de la taille réelle des objets qu'ils représentaient. Ils ont fait partie de l'expérience Avatar EXPLORE, un projet élaboré par l'équipe des Technologies spatiales de l'ASC.

Avatar EXPLORE a été la deuxième d'une série d'expériences visant le développement et la mise à l'essai de techniques de communication à distance entre des opérateurs humains et des robots dans le contexte de l'exploration spatiale. L'expérience Avatar a permis de faire progresser les protocoles opérationnels et de faire évoluer les logiciels de communication et d'exploitation autonome de robots mis au point par l'ASC.

Au cours de la mission Expedition 20/21, lancée le 27 mai 2009, l'astronaute canadien Robert Thirsk a fait fonctionner à distance depuis l'ISS le robot mobile Red situé sur le terrain simulant le sol martien à l'ASC. L'objectif était de guider le rover jusqu'à une source thermique dissimulée dans l'environnement martien simulé. Dans la vraie vie, cette source pourrait être du méthane, un filon d'opale ou une entité géologique unique. Mais, pour simplifier l'expérience, l'équipe du projet Avatar a décidé de simuler une source géothermique.

Les contraintes au chapitre des communications constituaient le défi principal de cette expérience. Les échanges de fichiers s'effectuant seulement quelques fois par jour et, pour ce faire, on a utilisé une bande de communication relativement étroite pour simuler les opérations planétaires. Toutes les interactions ont donc été obligatoirement en mode différé. Le Dr Robert Thirsk a dû analyser les fichiers de télémesure envoyés par le robot Red et préparer un fichier de commandes qui était transmis au sol. Lorsque que Red recevait ce fichier, il l'ouvrait et exécutait ce qu'on lui demandait de faire. Toutes les données acquises lors de l'exécution étaient enregistrées puis retransmises au Dr Thirsk qui procèdait à une réitération du processus.

Le Dr Thirsk a évalué les données au moyen d'une interface graphique sur un ordinateur portable. Cette interface comprenait une carte du TEM et permettait d'afficher l'emplacement du rover. Red transmettait une image panoramique (360 degrés) de son environnement, laquelle permettait de créer une reproduction visuelle en trois dimensions du terrain environnant. Robert Thirsk a analysé ces données et désigné des zones d'exclusion au rover, c'est-à-dire des zones qui pouvaient présenter des risques pour le robot mobile. Red a effectué ensuite de nombreux balayages laser et capté plusieurs images afin de localiser la source de chaleur. Le rover a exécuté ces tâches en autonomie complète tout en évitant les zones d'exclusion. Les données de balayage ont été intégrées dans une image composite constituée de données topographiques 3D et d'images thermiques 2D. Le Dr Thirsk a mis au point des stratégies en fonction de ces données et, comme s'il jouait une partie de « Touché-coulé » de haute technologie, il a éloigné Red des dangers et l'a rapproché de la source thermale par pure déduction.

Plus l'être humain s'avancera vers les confins du Système solaire, plus il devra s'en remettre aux robots pour atteindre les cibles difficiles d'accès. La simulation martienne réalisée dans le cadre de l'expérience Avatar deviendra un jour réalité. En fournissant dès maintenant de l'expertise et des technologies canadiennes, nous améliorons notre capacité à jouer un rôle dynamique de premier plan dans le cadre des futures missions d'exploration de l'espace.