Des mini robots qui peuvent rouler, mouche, flotter et nager, puis se transformer en une seule machine ? Ensemble, ils forment Shapeshifter, un concept en développement pour un véhicule transformationnel à explorer traître, mondes lointains.

Dans un chantier de robotique poussiéreux du Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, Californie, l'équipe Shapeshifter teste un prototype imprimé en 3D de cet explorateur inhabituel. Un engin qui ressemble à un drone enfermé dans une roue de hamster allongée roule dans la cour, puis se divise en deux. Une fois séparé, les deux moitiés s'élèvent sur de petites hélices, devenir effectivement des drones volants pour l'exploration aérienne. Ces pièces imprimées en 3D ne sont qu'un début; l'équipe imagine une série de jusqu'à 12 robots qui pourraient se transformer en sonde nageuse ou en équipe d'explorateurs de grottes.

Le robot amphibie volant fait partie du programme de recherche à un stade précoce NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC), qui propose plusieurs phases de financement à des concepts visionnaires, aider à transformer des idées qui ressemblent à de la science-fiction en faits scientifiques. L'enquêteur principal du JPL, Ali Agha, envisage Shapeshifter comme une mission vers la lune de Saturne, Titan, le seul autre monde du système solaire connu pour avoir du liquide sous forme de lacs de méthane, fleuves et mers à sa surface.

La mission Cassini de la NASA a survolé Titan plus de cent fois, cartographier sa surface pour de futures missions. Ce que Cassini a découvert est un monde étonnamment similaire à la Terre mais avec des différences clés :les rivières froides de Titan, les lacs et la pluie sont constitués de méthane et d'éthane liquides (tous deux des gaz sur Terre). L'atmosphère brumeuse de la lune pourrait également cacher des grottes ou même des volcans glacés qui crachent de l'ammoniac ou de l'eau au lieu de magma.

"Nous avons très peu d'informations sur la composition de la surface. Terrain rocheux, lacs méthane, cryovolcans - nous avons potentiellement tout cela, mais nous ne savons pas avec certitude, " a déclaré Agha. " Nous avons donc réfléchi à la façon de créer un système polyvalent et capable de traverser différents types de terrain, mais aussi suffisamment compact pour être lancé sur une fusée. "

Agha et ses co-investigateurs Shapeshifter, qui comprennent des chercheurs des universités Stanford et Cornell, a proposé le concept d'un robot auto-assembleur composé de robots plus petits appelés "cobots". Les cobots, abritant chacune une petite hélice, seraient capables de se déplacer indépendamment les uns des autres pour voler le long des falaises d'intérêt scientifique. Ils pourraient aussi faire de la spéléologie, formant une guirlande pour maintenir le contact avec la surface. Ou ils pourraient se transformer en une sphère pour rouler sur des surfaces planes et conserver l'énergie.

Pour l'instant, Shapeshifter est semi-autonome, mais sa conception future dépendra de cobots qui peuvent s'auto-assembler sans avoir besoin de commandes de la Terre.

La vision ultime d'Agha comprend un atterrisseur comme la sonde Huygens de l'Agence spatiale européenne, qui a atterri sur Titan après avoir été déployé en parachute par le vaisseau spatial Cassini de la NASA. Cette "maternité, " comme l'appelle Agha, servirait de source d'énergie pour les cobots et transporterait les instruments scientifiques pour effectuer une analyse approfondie des échantillons. Mais plutôt que de rester en place, comme le font habituellement les atterrisseurs, celui-ci serait portable. Le vol est plus facile sur Titan, où l'atmosphère est dense et la gravité est faible. Agha calcule que 10 cobots pourraient facilement soulever un atterrisseur de la taille de Huygens (environ 9 pieds, ou 3 mètres, large) et transportez-le doucement à différents endroits.

"It is often the case that some of the hardest places to get to are the most scientifically interesting because maybe they're the youngest, or they're in an area that was not well characterized from orbit, " said Jason Hofgartner, JPL lead scientist for Shapeshifter.

"Shapeshifter's remarkable versatility enables access to all of these scientifically compelling places."

The Shapeshifter team will submit their concept to NIAC's Phase II selection process in 2020. But even if selected, it could be many more years until Shapeshifter visits a moon like Titan. The next mission to Titan will be Dragonfly, NASA's first rotorcraft lander, which is scheduled to launch in 2026. Until then, curious Titan enthusiasts can continue to follow NASA's Cassini team as it releases new discoveries about the strange moon.