La NASA vient d’accorder un financement pour le développement d’aérobots sphériques à propulsion ionique afin d’explorer les grottes de Titan, l’une des lunes du Système solaire présentant certaines caractéristiques comparables à celles de la Terre. Comme les rovers conventionnels ne pourraient pas explorer le terrain karstique de la lune, ces robots volants pourraient mieux s’y déplacer et y relever des données, avec une architecture conçue pour fonctionner dans les conditions cryogéniques de Titan.
Titan, la plus grande lune de Saturne et la deuxième plus grande du Système solaire, est considéré comme une cible particulièrement intéressante pour l’étude des conditions potentiellement favorables à la vie. En effet, il est le seul autre monde connu du Système solaire à posséder de manière stable des liquides à sa surface et à disposer d’une atmosphère suffisamment dense et riche en azote.
Sa surface comporte des lacs, des rivières et des mers d’hydrocarbures (méthane et éthane), ainsi qu’un terrain karstique façonné par l’érosion due à ces liquides de surface. Certaines régions de sa surface présentent des formations karstiques, notamment des dolines, tandis que des structures souterraines pourraient abriter des grottes, ce qui complique leur exploration par les rovers conventionnels.
La NASA estime que des véhicules volants pourraient avoir plus de succès et vient d’accorder un financement pour le développement de petits aérobots destinés à explorer les grottes de Titan. Baptisés Solid-state Propulsion for Autonomous Reconnaissance of Karst (SPARK), ces robots utiliseront une propulsion électrohydrodynamique (EHD), également appelée propulsion ionique atmosphérique, pour se déplacer à la surface de la lune, avec une architecture conçue pour fonctionner dans son environnement extrême.
«Bien que les terrains karstiques et les grottes souterraines présentent une immense valeur scientifique sur des corps comme Titan, leur exploration en toute sécurité est difficile, voire impossible, avec les méthodes actuelles», explique dans un communiqué de la NASA Daniel Drew, le responsable du projet et professeur adjoint à l’Université d’Hawaï.
«Ce projet vise à développer de petits véhicules plus légers que l’air (« aérobots ») pouvant être déployés à la demande par un vaisseau spatial plus grand pour pénétrer dans les grottes et s’y déplacer.»
Des aérobots pour explorer les profondeurs de la lune
L’atmosphère de Titan faciliterait la production de charges électriques nécessaires à la propulsion des robots SPARK. En plus de leur légèreté, ils utilisent des propulseurs à semi-conducteurs qui ne comportent pas de pièces mécaniques susceptibles de geler ou de se bloquer dans des conditions de froid extrême. Cela pourrait éviter le recours à un système de chauffage embarqué, nécessaire pour limiter les risques de défaillance des rotors mécaniques dans ces conditions cryogéniques.
Représentation graphique du concept SPARK. © Daniel Drew
Selon Drew, cette conception permettrait de « garantir l’endurance, la maniabilité et la robustesse nécessaires pour faire face aux conditions quasi cryogéniques difficiles, tout en minimisant les perturbations dues au souffle descendant sur les couches d’hydrocarbures d’importance scientifique », a-t-il indiqué à Space.com.
Si la propulsion ionique est peu rentable pour les vols terrestres (elle consomme trop d’énergie pour une portance insuffisante), dans des conditions atmosphériques favorables, les propulseurs EHD pourraient permettre une économie d’énergie de plus de 100 fois par rapport à leur utilisation dans des conditions terrestres. La NASA estime que ce gain serait au moins deux fois supérieur à celui obtenu avec des aéronefs à rotors dans les mêmes conditions.
Le projet entame sa première phase de financement, qui devrait durer neuf mois, tandis qu’une éventuelle seconde phase pourrait durer environ deux ans. On ignore ainsi si les robots pourront être lancés avec la mission Dragonfly, actuellement prévue pour 2028. Un éventuel report du lancement de Dragonfly pourrait donner à SPARK davantage de temps pour être intégré à la mission.
En attendant, Drew et ses collègues se concentrent sur les modélisations informatiques de la faisabilité des aérobots et les essais thermiques.
