De nombreuses technologies essentielles à la vie quotidienne, des communications à la navigation GPS en passant par les prévisions météorologiques, reposent sur les milliers de satellites en orbite autour de la Terre. Lorsque ces satellites tombent en panne d'essence et cessent de fonctionner, il n'y a pas grand-chose à faire actuellement pour les réparer.

"Quand un satellite manque de carburant, et vous n'avez aucun moyen de faire le plein, ce satellite cesse de fonctionner, " dit John Wen, professeur et chef du département d'électricité, Ordinateur, et Ingénierie des systèmes à l'Institut polytechnique Rensselaer. "Quand cela arrive, un nouveau satellite est lancé pour remplacer le satellite existant."

C'est cher, long, et une réalité de plus en plus problématique à mesure que les satellites en panne font partie de la population croissante de débris spatiaux. Une équipe de chercheurs de Rensselaer, dirigé par Wen, travaillent avec la NASA sur une solution :un robot capable de capturer un satellite dans l'espace et de l'amener à quai, où il ferait le plein.

"Notre partie de la recherche consiste à examiner spécifiquement le transport d'un satellite massif, ce qui est bien au-delà de la capacité de ce bras robotique sur Terre sous la gravité, " dit Wen.

Le bras robotique est construit pour la NASA par Maxar Technologies pour mesurer 7 pieds de long et mince afin qu'il puisse fonctionner aussi efficacement que possible dans l'espace. Il possède des engrenages et des articulations qui lui permettront de gérer un gros satellite. Mais ces composants introduisent également de la flexibilité, Wen a dit, ce qui ajoute une autre couche de complexité.

Les chercheurs de Rensselaer travaillent avec la NASA pour développer des algorithmes complexes qui contrôleront le mouvement du bras, lui permettant de transporter et d'amarrer avec précision un satellite à une station d'amarrage pour le ravitaillement.

Wen compare le problème à la difficulté de traîner un énorme bus le long de la glace dans une patinoire de hockey. Tout comme la glace glissante, l'absence de gravité atténue le défi de déplacer un objet lourd, mais cela ne facilite pas nécessairement beaucoup la tâche de contrôler soigneusement ses mouvements.

"Il n'y aura pas d'humain dans l'espace pour intervenir, " dit Wen. " Tout repose sur l'opérateur au sol. Donc, nous devons faire une simulation approfondie à la fois dans le logiciel, ainsi que dans le matériel, pour s'assurer que cette opération est sûre."

Ces simulations sont en cours, à la fois informatique et physique, dans le Center for Automation Technologies and Systems Lab de Rensselaer. Pour les simulations physiques, l'équipe utilise une configuration à coussin d'air (une table de hockey sur air, essentiellement) où un petit modèle satellite peut flotter à la surface, simuler un environnement apesanteur. Un bras robotique plus petit modélise le mouvement qui devra avoir lieu dans l'espace.

"C'est vraiment génial de travailler avec la NASA sur un projet où il y a une chance que ce que nous développons soit réellement utilisé, " a déclaré Kimberly Oakes, un doctorant en génie électrique. "C'est une opportunité que vous n'obtenez pas beaucoup dans le domaine de la recherche."

L'équipe de Wen travaille avec la division des projets d'entretien des satellites du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, alors qu'ils développent une suite de technologies nécessaires pour ravitailler un satellite en orbite. Au-delà de ça, Wen voit d'autres applications pour ce travail.

« Il devient de plus en plus difficile de faire voler des charges utiles lourdes en orbite, alors quand on parle de mission lunaire, mission martienne, etc, de plus en plus l'assemblage devra se faire dans l'espace, " a déclaré Wen. " La technologie robotique sur laquelle nous travaillons actuellement sera la base d'un tel travail à l'avenir. "