Les opérations robotiques de la NASA dans l’espace se heurtent depuis longtemps à un obstacle surprenant : les mêmes outils qui fonctionnent parfaitement sur Terre échouent souvent en apesanteur en orbite. Il ne s’agit pas de dysfonctionnements complexes ; il s’agit de physique fondamentale. Sans gravité, même les capteurs avancés ont du mal à maintenir leur orientation, ce qui fait dévier les robots de leur trajectoire. Aujourd’hui, une collaboration avec le professeur Pyojin Kim et son équipe de l’Institut des sciences et technologies de Gwangju (GIST) a abouti à une solution qui repose sur une réplique virtuelle de l’espace lui-même.
Le problème des robots dans l’espace
La Station spatiale internationale (ISS) est un laboratoire sophistiqué, mais c’est aussi un environnement hostile pour la robotique. Les robots comme Astrobee, conçus pour automatiser les tâches ménagères et libérer les astronautes pour la recherche, perdent fréquemment leurs repères. L’absence de gravité signifie que les systèmes de navigation inertielle traditionnels, qui reposent sur la détection de l’inclinaison par rapport à l’attraction terrestre, deviennent peu fiables. De minuscules erreurs s’accumulent, entraînant une désorientation et la nécessité d’une intervention humaine – une perturbation coûteuse lorsque chaque minute est programmée.
Le problème principal est que la plupart des algorithmes de navigation supposent un point de référence gravitationnel. Dans l’espace, cette hypothèse s’effondre, laissant les robots essentiellement « perdus » en trois dimensions.
La solution du jumeau numérique
L’équipe du professeur Kim a résolu ce problème en créant des « jumeaux numériques » – des modèles 3D très précis de l’intérieur de l’ISS. Ces espaces virtuels ne sont pas seulement des plans statiques ; ce sont des versions aseptisées de l’environnement réel, débarrassées de tout encombrement comme des équipements et des câbles flottants. Le robot croise les images de sa caméra en temps réel avec ce modèle numérique vierge, filtrant le bruit visuel et recalibrant sa position.
Cette approche exploite la « hypothèse mondiale de Manhattan », selon laquelle les environnements créés par l’homme sont principalement constitués de surfaces orthogonales (murs, sols, etc.). En se verrouillant sur ces structures, le robot triangule sa position avec une précision remarquable. L’équipe a réduit l’erreur de rotation moyenne à seulement 1,43 degrés – un chiffre qui reste stable dans le temps, éliminant ainsi le besoin de correction humaine.
Au-delà de l’ISS : implications pour la robotique terrestre
Les implications s’étendent au-delà de l’exploration spatiale. Le professeur Kim note que cette technologie est facilement adaptable aux environnements intérieurs sur Terre où les signaux GPS ne sont pas fiables. Les entrepôts, les usines et même les zones urbaines densément bâties pourraient bénéficier d’un système de navigation visuel qui ne repose pas sur des références externes. Le recours aux modèles structurels le rend idéal pour les bâtiments remplis de lignes et de plans.
L’écosystème d’innovation de la NASA
Le succès de ce projet souligne le rôle de la NASA en tant que moteur silencieux du développement spatial commercial. Alors que des entreprises privées comme SpaceX font la une des journaux, les décennies d’expertise et de talent accumulés par la NASA constituent le fondement d’une grande partie de l’innovation qui se produit aujourd’hui. La volonté de l’agence d’accepter l’échec, d’investir dans la recherche à long terme et de donner la priorité à l’impact sur le monde réel crée un environnement unique pour des percées.
Le parcours du professeur Kim, de spécialiste des drones à chercheur en robotique spatiale, illustre cet écosystème. Son stage au NASA Ames Research Center, associé à une collaboration soutenue, démontre comment l’agence nourrit les talents et favorise l’innovation interdisciplinaire.
En conclusion, la percée du jumeau numérique de la NASA ne consiste pas seulement à maintenir les robots sur la bonne voie dans l’espace ; cela témoigne de la puissance de la modélisation virtuelle, de l’adaptation au monde réel et de l’engagement à long terme de l’agence à repousser les limites de ce qui est possible. Cette technologie a le potentiel de transformer la robotique sur Terre et hors Terre.
