La technologie de navigation robotique explorera l’océan profond

Un technicien de la navigation robotique explorera l'océan profond

Le robot submersible Orpheus est développé par le Woods Hole Oceanographic Institute et le JPL pour explorer l’océan profond de manière autonome. Crédit: NASA / JPL-Caltech

Le 14 mai, le navire Okeanos Explorer de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) partira de Port Canaveral en Floride pour une expédition de deux semaines dirigée par NOAA Ocean Exploration, avec la démonstration technologique d’un véhicule sous-marin autonome. Appelée Orpheus, cette nouvelle classe de robot submersible présentera un système qui l’aidera à trouver son chemin et à identifier des caractéristiques scientifiques intéressantes sur le fond marin.

La navigation relative au terrain a contribué à aider le rover Mars 2020 Perseverance Mars de la NASA à atterrir avec précision sur la planète rouge le 18 février. Le système a permis au robot descendant de cartographier visuellement le paysage martien, d’identifier les dangers, puis de choisir un endroit sûr. atterrir sans assistance humaine. De la même manière, l’hélicoptère Ingenuity Mars de l’agence utilise un système de navigation basé sur la vision pour suivre les caractéristiques de la surface au sol pendant le vol afin d’estimer ses mouvements sur la surface martienne.

Développée par des ingénieurs du Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud, une évolution de la navigation basée sur la vision qui a été utilisée sur Mars va maintenant faire l’objet d’un essai un peu plus près de chez nous: au large de la côte est des États-Unis dans l’océan Atlantique.

De gros équipements de localisation à haute puissance comme le sonar seraient normalement nécessaires pour naviguer dans les eaux sombres et souvent troubles près du fond marin. En utilisant un système de caméras et de lumières à faible puissance, ainsi qu’un logiciel avancé, Orpheus est d’un ordre de grandeur plus léger que la plupart des submersibles de haute mer. Plus petit qu’un quad et pesant environ 250 kilogrammes, l’Orpheus est conçu pour être agile, facile à utiliser et robuste tout en explorant des profondeurs inaccessibles à la plupart des véhicules.

Conçu par la Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) en collaboration avec le JPL, Orpheus peut travailler sans attaches presque partout dans l’océan, y compris dans les profondeurs les plus extrêmes. En fin de compte, l’équipe du projet espère voir un essaim de ces robots sous-marins travailler en équipe pour construire des cartes 3D des vastes régions du fond océanique inexploré dans la zone hadal – des régions plus profondes que 6 000 mètres. Mais avant que le robot ne puisse explorer ces profondeurs, il doit d’abord être mis à l’épreuve dans des eaux moins profondes.

Plonger dans le futur

« Cette démonstration technologique sera utilisée pour collecter des données afin de démontrer la viabilité de la navigation relative au terrain dans l’océan tout en montrant comment plusieurs robots fonctionneront ensemble dans des environnements extrêmes », a déclaré Russell Smith, ingénieur en mécanique robotique chez JPL. « Ces tests nous mettront sur la bonne voie pour commencer de futures plongées dans la zone hadal et rechercher intelligemment des régions passionnantes de haute activité biologique. »

La version d’Orpheus de la navigation basée sur la vision est appelée odométrie visuelle-inertielle, ou xVIO, et elle fonctionne en utilisant un système de caméras avancées et un logiciel de correspondance de motifs ainsi que des instruments capables de mesurer avec précision son orientation et son mouvement. Au fur et à mesure qu’Orpheus se déplace sur le fond marin, xVIO identifie les caractéristiques, telles que les roches, les coquillages et le corail, sous le véhicule. Comme pour se souvenir des points de repère lors d’un road trip, xVIO construira des cartes 3D en utilisant ces fonctionnalités comme points de cheminement pour l’aider à naviguer. Mais ce système est plus qu’un simple moyen d’éviter que le robot submersible ne se perde.

Les cartes haute résolution créées par xVIO sont stockées dans la mémoire de sorte que lorsque Orpheus reviendra dans la zone, il reconnaîtra la distribution unique des caractéristiques et les utilisera comme point de départ pour étendre son exploration. Et lorsque vous travaillez avec des amis robots, les cartes peuvent être partagées, référencées et développées pour identifier rapidement les domaines d’intérêt scientifique.

«À l’avenir, certains des environnements océaniques les plus extrêmes seront à notre portée. Des tranchées océaniques profondes aux évents hydrothermaux, il y a de nombreuses nouvelles destinations que nous explorerons», a déclaré Andy Klesh, ingénieur système également chez JPL. «En restant petit, nous avons créé un nouvel outil simplifié pour les scientifiques océaniques – un outil qui profite directement à la NASA en tant que système analogique pour l’exploration spatiale autonome.»

Mais Klesh a noté une autre vertu de la collaboration entre la NASA et des organisations comme WHOI et NOAA, avec leur vaste expertise océanographique: les technologies développées pour explorer les océans de la Terre avec des véhicules sous-marins autonomes intelligents, petits et robustes pourraient finalement être exploitées pour explorer les océans sur d’autres mondes.

Les analogues de la Terre sont souvent utilisés comme substituts environnementaux pour d’autres endroits du système solaire. Par exemple, la lune de Jupiter, Europe, possède un océan souterrain qui pourrait accueillir des conditions favorables à la vie.

« Aux profondeurs hadales de la Terre, les pressions sont à peu près équivalentes au fond de l’océan souterrain d’Europe, estimé à peut-être 80 kilomètres. [50 miles] », a déclaré Tim Shank, le biologiste à la tête du programme HADEX (Hadal Exploration) de WHOI.« C’est une chose profonde de penser que cette expédition pourrait être le tremplin vers de nouvelles découvertes sur notre propre planète, y compris la réponse à cette question la plus fondamentale: Est-ce que la vie unique à la Terre, ou y a-t-il d’autres endroits au-delà de ce point bleu pâle où la vie aurait pu surgir? Mais avant de pouvoir explorer Europe ou tout autre monde océanique, nous devons d’abord mieux comprendre notre propre maison.  »


Un chercheur plonge dans Challenger Deep


Plus d’information:
Pour plus d’informations, voir oceanexplorer.noaa.gov/okeanos… /ex2102/welcome.html

Fourni par Jet Propulsion Laboratory

Citation: La technologie de navigation robotique explorera l’océan profond (2021, 17 mai) récupéré le 17 mai 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-05-robotic-tech-explore-deep-ocean.html

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