Le premier vol d'essai réussi du lanceur SpaceX Falcon Heavy mercredi matin a été un exploit technologique incroyable – et un théâtre fantastique.

La Falcon Heavy est la deuxième fusée la plus puissante jamais lancée, juste derrière les fusées Saturn V qui ont envoyé des humains sur la lune, et est la fusée la plus puissante actuellement en opération. Il est également à noter que cette fusée a été conçue et lancée par une société privée – SpaceX d'Elon Musk. Alors que la NASA a un lanceur similaire en développement, certaines estimations de ses coûts de lancement sont plus de dix fois supérieures à celles du Falcon Heavy.

Certaines de ces économies sont liées à l'un des éléments visuellement les plus spectaculaires du vol d'essai :l'atterrissage vertical simultané des deux boosters latéraux.

Ces deux boosters SpaceX atterrissant de manière autonome parfaitement à l'unisson ont été l'une des choses les plus étonnantes que j'ai vues depuis longtemps. Parfois, on a vraiment l'impression de vivre dans le futur. pic.twitter.com/6miWqKeUWl

– Mike Murphy (@mcwm) 6 février 2018

La pratique standard a été de larguer ces boosters dans l'océan, mais SpaceX fait atterrir ces boosters en toute sécurité et peut ensuite les réutiliser sur les vols suivants. Le principe sous-jacent qui rend l'atterrissage possible est le « contrôle par rétroaction » ou, En réalité, contrôle de rétroaction automatique.

Le contrôle de la rétroaction est partout

Le contrôle par rétroaction est courant et répandu. En réalité, si commun et répandu qu'il passe souvent inaperçu. Cependant, cette "technologie cachée" est le moteur le plus important, sinon tout, de notre technologie - et décrit même les principes fondamentaux du comportement des humains et des animaux.

L'idée de base est celle du sens, pense, agir comme le montre la figure ci-dessous.

Un contrôle de rétroaction bien conçu offre une robustesse, fiable, et des systèmes efficaces en choisissant des actions correctives en fonction de la collecte des données disponibles.

Considérez un régulateur de vitesse sur une voiture qui n'utilise pas le contrôle de rétroaction, mais ne maintient l'accélérateur que dans une position fixe. La vitesse augmente si nous descendons, ou diminue si nous montons. Corriger cela avec le contrôle de rétroaction est facile. Mesurer la vitesse de la voiture (sens), décider si la voiture roule plus vite ou plus lentement que souhaité (pensez), puis changer l'accélérateur de manière appropriée (agir).

Le contrôle de rétroaction automatique est également essentiel pour maintenir les lumières allumées. Les réseaux électriques sont conçus pour fonctionner à une fréquence de 50 ou 60 Hertz. La fréquence réelle change dans le temps en fonction de la charge, qui est ensuite compensé par des changements réactifs de génération, tels que la rotation plus ou moins rapide des générateurs. En d'autres termes, on mesure la fréquence (sens), calculer une action corrective appropriée (penser), puis mettre en œuvre cette action (acte).

Le même principe est à l'œuvre dans le corps humain et peut être imité par des organes artificiels, comme le pancréas artificiel en cours de développement à l'Université de Newcastle par une équipe dirigée par le professeur Graham Goodwin. Le pancréas joue un rôle clé dans la régulation de la glycémie, et un pancréas défectueux conduit au diabète. Un pancréas artificiel suivrait à nouveau le sens, pense, agir paradigme en mesurant la glycémie (sens), utiliser un modèle clinique du patient pour calculer une dose d'insuline (pensez), puis délivrer la dose calculée (act).

Elle s'étend même aux institutions financières, comme la Banque de réserve d'Australie. L'un des objectifs de la Banque de réserve est d'assurer la stabilité du dollar australien. Le principal outil utilisé pour atteindre cet objectif est la fixation des taux d'intérêt. Encore ici, nous voyons l'utilisation de l'idée de contrôle de rétroaction. La Banque de réserve collecte des données sur divers indicateurs économiques, tels que les niveaux d'emploi et le taux d'inflation (sens), analyse les données pour déterminer un taux d'intérêt (pensez), puis fixe le taux d'intérêt (act).

Équilibrer les boosters Falcon Heavy

Pour en revenir à l'atterrissage des boosters Falcon Heavy, il existe une série de problèmes d'équilibrage similaires et familiers :le Segway, équilibrer les plates-formes de forage en mer sur une tête de puits, ou même marcher sur deux jambes. Une analogie inspirée du cirque essaie d'équilibrer un manche à balai sur le bout des doigts.

Chaque booster Falcon Heavy accomplit ce tour d'équilibrage en ayant neuf moteurs, dont chacun peut être visé. En regardant attentivement la vidéo d'atterrissage, il est possible de voir les différents moteurs tirer à différents moments et à différentes intensités.

Il est également possible de voir le moteur central changer de direction. Dans l'analogie du manche à balai, changer l'intensité et l'orientation des moteurs correspond à déplacer la main pour maintenir le manche du balai droit. Dans les deux cas, il est possible de mesurer l'orientation de la fusée/balai (sens), décider comment allumer les moteurs ou déplacer votre main (pensez), puis mettre en œuvre ces décisions (agir).

Alors que les exemples évoqués ci-dessus proviennent de domaines très différents, ils partagent l'attribut commun de grandeurs clés ou de variables changeant au fil du temps. En d'autres termes, ce sont des systèmes dynamiques.

Pour chacun de ces exemples, nous pouvons construire des modèles mathématiques qui s'avèrent souvent similaires bien qu'ils proviennent d'applications très différentes. Le riche domaine mathématique de la théorie du contrôle par rétroaction fournit parfois un algorithme prêt à l'emploi pour les calculs comprenant la partie « penser » de la boucle de contrôle par rétroaction.

Cependant, pour de nombreuses applications imaginées, comme les voitures sans conducteur, réseaux électriques intelligents, ou une tarification carbone optimale, ces algorithmes font encore l'objet de recherches actives.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.