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Mission de ravitaillement robotique (RRM) :
faire le plein dans l’espace

Première expérience de R et D menée par Dextre pour tester les possibilités de ravitaillement des satellites par des robots

À la rescousse des satellites

Les satellites sont conçus pour résister à tout un éventail de conditions, de sorte que les circuits électroniques sensibles à leur bord puissent survivre aux effets du lancement et fonctionner pendant des années dans les conditions difficiles de l'espace. Un des principaux problèmes de conception que doivent relever les équipes d'ingénieurs est de déterminer la quantité de carburant qu'un satellite peut transporter pour fonctionner pendant toute sa vie utile. De nombreux satellites deviennent des débris après avoir épuisé leurs réserves de carburant. Et s'il était possible de les ravitailler?

La capacité de ravitailler les satellites dans l'espace pourrait permettre à leurs exploitants de réaliser de grandes économies en évitant d'avoir à en construire et à en lancer de nouveaux. Il y a plus de 1000 satellites actifs (dont la valeur peut atteindre des centaines de millions de dollars) en exploitation dans l'orbite terrestre basse, et on compte 180 autres satellites hors service qui tournent toujours autour de notre planète. Les économies seraient donc considérables.

La Mission de ravitaillement robotique

L'Agence spatiale canadienne collabore avec la NASA (en anglais seulement) à la Mission de ravitaillement robotique (RRM, pour Robotic Refueling Mission), une expérience qui se déroule à l'extérieur de la Station spatiale internationale. La RRM fera appel à Dextre, le robot bricoleur canadien de la station, pour tester les technologies, les outils et les techniques susceptibles de convenir pour l'entretien et le ravitaillement de satellites en orbite, surtout ceux qui n'ont pas été construits pour être entretenus. Ce sera la première fois que Dextre est utilisé pour un projet de recherche et développement. La mission illustre bien l'utilisation de plus en plus grande de la station spatiale comme banc d'essai technologique.

Le Centre spatial Goddard de la NASA a conçu un module et une trousse à outils dont Dextre se servira dans le cadre de la RRM. Lancé lors du dernier vol de la navette spatiale en 2011, le module cubique a la taille d'une machine à laver (environ 250 kg). Il comporte 28 pièces et éléments s'apparentant à ceux que l'on trouve généralement à bord d'un satellite : capuchons (qui font penser au capuchon du réservoir de carburant d'une voiture), buses, robinets et fils. Le module de la RRM abrite aussi quatre nouveaux outils (en anglais seulement) pour Dextre : un outil manipulateur de couverture à pinces coupantes, un outil multifonction, un outil pour retirer les bouchons de sécurité et un outil à buse. Les outils (de la taille d'un grille-pain) permettront à Dextre d'effectuer diverses tâches, notamment couper les fils de verrouillage et le ruban de couverture du satellite simulé et enlever des couches d'isolant.

Dextre au meilleur de sa forme

Du 7 au 9 mars 2012, Dextre a pu mener à bien les phases initiales de la RRM, soit l'enlèvement des raccords de carburant. Il s'agit du travail le plus complexe jamais entrepris par un robot dans l'espace.

« La Mission de ravitaillement robotique demandait une précision chirurgicale de la part de Dextre – et ce dernier à réussi toutes les tâches du premier coup », a déclaré le président de l'Agence spatiale canadienne, Steve MacLean. « C'est un peu comme devoir enfiler une aiguille alors que l'on se trouve au bord d'un tremplin ».

Pour réaliser la première partie de la tâche d'enlèvement des raccords de carburant, Dextre avaient les fonctions suivantes : retirer et tester trois outils pour vérifier s'ils avaient survécu aux rigueurs du lancement, dégager sept verrous de lancement qui retenaient quatre petits adaptateurs d'outils pendant le transport du module vers la station spatiale, et couper deux fils extrêmement fins qui fixaient les capuchons de robinet au module. Pour une des opérations de coupe, Dextre qui mesure 3,7 mètres de hauteur a dû faire glisser un crochet minuscule sous un fil où le dégagement était d'à peine un millimètre. Il s'agit de la tâche la plus précise jamais tentée par le robot canadien de haute technologie.

Un effort international pour régler un problème mondial

Les technologies d'entretien robotique en orbite sont très prometteuses pour la résolution des problèmes posés par les débris spatiaux qui préoccupent de plus en plus les agences spatiales dans le monde. La NASA et l'Agence spatiale canadienne connaissent le potentiel qu'offrent les démonstrations d'essai comme la RRM pour jeter les assises de missions futures dans le cadre desquelles des robots pourraient être envoyés dans l'espace afin de réparer, ravitailler et repositionner des satellites en orbite.

Pour cette mission, les agences américaine et canadienne ont mis sur pied une équipe de projet internationale regroupant des expériences vastes et variées. Le Centre spatial Goddard de la NASA compte plus de 20 ans d'expérience dans l'entretien du télescope spatial Hubble, effectué à l'aide de l'emblématique Canadarm. Le Canada apporte une expérience de 30 ans avec le bras robotique de la navette et de plus de dix ans dans l'exploitation du Canadarm2, et maintenant de Dextre, à bord de la station spatiale. Des essais en vue de la préparation des opérations en orbite de la RRM ont été menés au Centre spatial Goddard et chez MDA à Brampton, en Ontario (anciennement SPAR Aérospatiale, l'entrepreneur principal du Canadarm ainsi que du Système d'entretien mobile de l'ASC à bord de la station). Les opérations de la RRM à bord de la station spatiale ont été chorégraphiées et coordonnées par des équipes au sol internationales situées au Centre spatial Goddard à Greenbelt (Maryland), au Centre spatial Johnson à Houston (Texas), au Centre spatial Marshall à Huntsville (Alabama) et à l'Agence spatiale canadienne à Saint-Hubert (Québec).

En plus des éléments robotiques canadiens à bord de la Station spatiale internationale et des projets comme la RRM, l'Agence spatiale canadienne entend aussi faire progresser la robotique spatiale de pointe avec le projet de la nouvelle génération de Canadarm, une initiative de recherche et développement qui vise à mettre au point de nouvelles architectures, des composants, des outils et des techniques robotiques destinés aux missions futures d'entretien de satellites. Les travaux menés par l'ASC dans le domaine de l'entretien robotique en orbite non seulement positionnent le Canada en vue des missions d'exploration à venir, mais elles ouvriront la porte à des applications commerciales pilotées par l'industrie.