L’intelligence artificielle au service de l’exploration spatiale

L’intelligence artificielle redéfinit les frontières du secteur spatial et transforme radicalement l’industrie. Grâce à elle et aux approches d’apprentissage machine, MDA – première entreprise canadienne de technologie spatiale – fait progresser l’innovation et crée de nouvelles solutions qui répondent aux défis d’aujourd’hui et permettent de réaliser les missions de demain.

Laisseriez-vous vos enfants à la maison, chargés d’effectuer des activités difficiles, complètement seuls, pendant une semaine entière sans les appeler pour vérifier que tout va bien ? Feriez-vous la même chose pour un robot en orbite autour d’un autre corps planétaire ? C’est précisément ce que l’Agence spatiale canadienne et ses partenaires internationaux prévoient de faire.

 

LA STATION SPATIALE LUNAIRE GATEWAY

Selon le rapport Prospects for Space Exploration d’Euroconsult, les dépenses du Canada en matière d’exploration spatiale ont été estimées à 123 millions de dollars canadiens en 2019. Les infrastructures orbitales représentaient 72 % du budget total, notamment pour soutenir sa contribution à la station spatiale internationale (SSI). De plus, la même année, le gouvernement du Canada a annoncé un investissement de 2,05 milliards de dollars canadiens sur 24 ans pour la participation du pays à l’exploration lunaire, y compris la construction du Canadarm3 pour la station spatiale lunaire Gateway et le programme d’accélération de l’exploration lunaire (PAEL).

La station Gateway sera la prochaine station spatiale internationale, et sera en orbite autour de la Lune. Elle aura comme objectif de servir à la fois de relais de communication, de laboratoire scientifique, de dépôt logistique et de station d’accueil des astronautes pour des missions vers la surface lunaire et, éventuellement, plus loin dans le système solaire.

 

LE BRAS CANADIEN

Le système robotique externe Canadarm3, construit par MDA, jouera un rôle essentiel dans la maintenance de la station. Cela comprend l’inspection et le remplacement des équipements défaillants sur la surface extérieure, le positionnement des charges utiles scientifiques, le chargement et le déchargement des cargaisons des véhicules de ravitaillement et le soutien de l’équipage des astronautes lors des sorties dans l’espace.

Le système Canadarm3 comprend deux manipulateurs – un grand bras pour déplacer des modules, visiter des véhicules et décharger des charges plus larges ; et un bras agile pour manipuler des charges utiles plus petites et des outils spécialisés pour effectuer des travaux de réparation plus complexes. Il y a également un élément de stockage mobile et des interfaces robotiques standardisées dans toute la structure de la station.

 

AUTONOMIE DANS L’ESPACE

Le Canadarm3 constituera une avancée significative en termes d’autonomie. Actuellement, les robots de l’ISS – le Canadarm2 et Dextre conçus par MDA – sont contrôlés presque exclusivement depuis le sol par des opérateurs hautement qualifiés qui exécutent des procédures étape par étape, avec une connaissance de la situation de chaque instant. Ils ont accès à la télémétrie en temps réel et à la vidéo en liaison descendante pour faciliter la prise de décision. Ce flux de travail est utilisé avec succès et en toute sécurité depuis plus de dix ans, mais il repose sur une liaison de communication active avec le vaisseau spatial.

En revanche, Gateway sera sans personnel pendant de longues périodes, avec des communications éparses vers la station, à peine 8 heures par semaine. Pendant ces périodes de black-out, la structure de la station Gateway, y compris la robotique, continuera à se maintenir et à effectuer des opérations scientifiques. Cela représente un niveau d’autonomie sans précédent – confiant la survie de cet important avant-poste international à un certain nombre de systèmes logiciels critiques.

 

PERSPECTIVES D’AVENIR

La NASA joue un rôle de premier plan en concevant l’architecture de gestion de système autonome (AGSA) pour la Gateway. Le système robotique externe de MDA fera partie de la hiérarchie de l’AGSA, fournissant des informations de haut niveau sur l’état, les défauts et les capacités fonctionnelles de la robotique au système de haut niveau. En outre, l’AGSA pourra charger le système robotique d’atteindre des objectifs spécifiques afin de maintenir la Gateway.

Une combinaison de planificateurs d’IA indépendants et spécifiques à un domaine permettra de décomposer les objectifs commandés en un ensemble d’actions fondées que la robotique devra exécuter. Au fur et à mesure que la robotique effectue ses opérations, il est prévu que les réseaux de neurones convolutionnels évaluent visuellement si l’approche et la manipulation des interfaces robotiques sont sûres, et que les réseaux récurrents détectent les anomalies et donnent la priorité à la télémétrie pertinente pour la santé pour la liaison descendante.

La capacité de bande passante vers la Terre sera une ressource précieuse partagée par l’ensemble du véhicule. La capacité d’effectuer des opérations robotiques de bout en bout sans supervision humaine est une technologie habilitante essentielle qui permettra à l’humanité d’explorer plus loin dans le système solaire. Toutefois, elle peut être appliquée à court terme pour l’entretien des engins spatiaux commerciaux en orbite géostationnaire et en orbite terrestre basse.

 

Ces fonctions de raisonnement et de perception seront également applicables aux activités menées ici sur Terre, où les gens pourront être libérés de la gestion de tâches banales, fastidieuses ou dangereuses.

 

En intégrant progressivement l’IA dans les technologies spatiales, MDA continuera de croître, d’évoluer et d’innover sur le marché spatial émergent. La compagnie représente fièrement le Canada en concevant le Canadarm3 pour le programme de la Gateway, et envisage déjà de nouvelles retombées rendues possibles par la robotique basée sur l’IA.

 

Ce texte fait partie d’une série d’articles rédigés par Innovitech et Euroconsult, visant à mettre en évidence les différentes opportunités de marché entre l’IA et les industries spatiales. Merci à MDA pour leur aide à la rédaction.
Si vous souhaitez en savoir plus sur les applications de l’IA dans l’exploration spatiale, rendez-vous pour AIxSPACE les 18 et 19 janvier 2021. Vous y rencontrerez les principaux acteurs de l’industrie et découvrez comment l’IA va radicalement contribuer à faire progresser l’exploration spatiale.

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