Des chercheurs enrôlent des essaims de robots pour exploiter les ressources lunaires –

Après tout, si quelqu’un de Los Angeles déménageait à New York pour construire une maison, il serait beaucoup plus facile d’acheter les matériaux de construction à New York plutôt que de les acheter à Los Angeles et de les trimballer sur 2 800 milles. Étant donné que la distance entre la Terre et la Lune est environ 85 fois plus grande et que pour y parvenir, il faut défier la gravité, utiliser les ressources existantes de la Lune est une idée attrayante.

Une équipe de l’Université de l’Arizona, dirigée par des chercheurs du College of Engineering, a reçu 500 000 $ de financement de la NASA pour un nouveau projet visant à faire progresser les méthodes d’exploration spatiale utilisant des essaims de robots autonomes. En tant qu’institution hispanique, l’université était éligible pour recevoir un financement dans le cadre du projet de recherche et d’éducation de l’université minoritaire de la NASA sur la technologie spatiale Artemis Research Initiative.

« C’est vraiment excitant d’être à l’avant-garde d’un nouveau domaine », a déclaré Moe Momayez, chef par intérim du Département de génie minier et géologique et titulaire de la chaire David & Edith Lowell en génie minier et géologique. “Je me souviens avoir regardé des émissions de télévision quand j’étais enfant, comme” Space: 1999 “, qui parle de bases sur la lune. Nous voici en 2021, et nous parlons de coloniser la lune.”

Être mis à feu!

Selon l’hypothèse d’impact géant, la Terre et la lune proviennent d’un corps parent commun, les scientifiques s’attendent donc à ce que leurs compositions chimiques soient relativement similaires. L’exploitation minière à la surface de la lune pourrait produire des métaux des terres rares nécessaires à des technologies telles que les smartphones et les équipements médicaux, du titane pour une utilisation dans des alliages de titane, des métaux précieux tels que l’or et le platine et de l’hélium-3 – un isotope stable de l’hélium qui pourrait alimenter le nucléaire centrales électriques mais est extrêmement rare sur Terre.

Pour extraire du minerai incrusté dans la roche sur Terre, les mineurs doivent percer la roche, ce qui est l’une des spécialités de Momayez. Il a mis au point un procédé électrochimique pour percer la roche cinq fois plus vite que toute autre méthode. Mais l’exploitation minière lunaire présente un nouveau défi.

“Ici sur Terre, nous avons une quantité illimitée d’énergie à dépenser pour briser les rochers”, a-t-il déclaré. “Sur la lune, il faut être beaucoup plus conservateur. Par exemple, pour casser des roches, nous utilisons beaucoup d’eau, et c’est quelque chose que nous n’aurons pas sur la lune. Nous avons donc besoin de nouveaux processus, de nouvelles techniques. Le moyen le plus efficace de casser des roches sur Terre est le dynamitage, et personne n’a jamais déclenché d’explosion sur la Lune.”

Essaims de robots, propulsés par HEART

Trouver le meilleur moyen d’extraire des matériaux lunaires à partir d’un espace de laboratoire sur Terre est un défi de taille pour les humains. C’est là qu’interviennent les essaims de robots autonomes.

Jekan Thanga, professeur agrégé d’ingénierie aérospatiale et mécanique, adapte une technique d’architecture d’apprentissage neuromorphique, qu’il a développée dans son laboratoire, appelée système robotique autonome humain et explicable, ou HEART. Le système entraînera non seulement les robots à travailler ensemble sur des tâches d’exploitation minière, d’excavation et même de construction, mais il permettra également aux robots d’améliorer leurs compétences de collaboration au fil du temps.

L’équipe prévoit de construire et d’entraîner les robots ici sur Terre, afin qu’ils puissent s’entraîner. En fin de compte, les chercheurs envisagent un essaim de robots entièrement autonomes qui n’ont pas besoin de recevoir des instructions de la Terre pour extraire des matériaux et construire des structures simples.

“Dans un sens, nous sommes comme des agriculteurs. Nous élevons des talents à partir de ces créatures, ou de toute une famille de créatures, pour accomplir certaines tâches”, a déclaré Thanga. “En suivant ce processus, nous aidons à perfectionner ces créatures artificielles dont le travail consiste à effectuer les tâches minières.”

L’équipe considère toujours les humains comme un élément essentiel de l’exploration spatiale, mais ces essaims de robots pourraient permettre aux astronautes de se concentrer sur d’autres éléments critiques de la mission.

“L’idée est que les robots construisent, installent les choses et fassent toutes les choses sales, ennuyeuses et dangereuses, afin que les astronautes puissent faire les choses les plus intéressantes”, a déclaré Thanga.

Les élèves jouent un rôle clé

Momayez et Thanga ne sont pas seuls dans leur enthousiasme. L’une des raisons pour lesquelles ils ont décidé de poursuivre cette entreprise est que les étudiants de premier cycle s’y intéressent tellement.

“Chaque fois que je sors et que je parle d’exploration spatiale, il y a vraiment une tempête d’étudiants enthousiastes à propos de l’exploitation minière”, a déclaré Thanga. “Voir tous ces étudiants inspirés à s’impliquer a été une grande motivation.”

Le laboratoire ASTEROIDS de Thanga gère un programme de recherche et d’éducation de premier cycle financé par la NASA, dans lequel les étudiants passent un an à diriger leurs propres projets de recherche. Dans le passé, les étudiants du programme ont présenté leurs travaux lors de conférences et ont travaillé sur des articles de revues. Avec le nouveau financement de la NASA, Momayez et Thanga ont l’intention d’ajouter un module au programme axé sur l’exploitation minière spatiale. Les étudiants découvriront à la fois les essaims de robots autonomes et les techniques d’excavation – en classe, en laboratoire et même dans la mine San Xavier gérée par les étudiants.

“Ils peuvent tester leurs robots à la mine, ils peuvent creuser, ils peuvent forer, ils peuvent faire sauter”, a déclaré Momayez. “Et avec la création de la nouvelle École des mines et des ressources minérales, nous espérons attirer davantage d’étudiants du monde entier impliqués dans l’exploitation minière.”