DEPTHX

Le « Deep Phreatic Thermal Explorer » (DEep Phreatic THermal eXplorer ou DEPTHX) est un véhicule sous-marin autonome de la NASA mesurant un peu plus de 2 m et pesant plus d'une tonne. Il fait partie du projet Astrobiology Science and Technology for Exploring Planets (ASTEP) de la NASA.

Préfigurant des robots qui pourraient explorer des milieux aquatiques sur d'autres planètes, il a été conçu pour explorer et cartographier de manière autonome les grands gouffres sous-marins karstiques plus ou moins inter-reliés nord du Mexique, ainsi que pour y collecter des échantillons d'eau et prélever des carottes de sédiments.

Il a été le premier d'une série de trois véhicules subaquatiques autonomes construits par Stone Aerospace et financés par la NASA pour tester des technologies pouvant être utilisées lors de futures explorations des océans de la lune Europa de Jupiter afin d'y rechercher d'éventuelles traces de vie extraterrestre"Robot Subs in Space". Popular Science. 1 Feb 2007."Swimming to Europa". IEEE Spectrum. Sept 2007."Cryobots Could Drill Into Icy Moons With Remote Fiber-Optic Laser Power". Wired magazine. 19 April 2012..

Le principal gouffre exploré a été le grand gouffre du Zacatón, un cénote faisant partie d'un groupe de cinq cénotes interconnectés situés au nord-est de l'État de Tamaulipas au Mexique, dans la municipalité d'Aldama.

C'est le quatrième au monde en termes de profondeur (estimée en 2017 être de ) Marcus Gary, Nathaniel Fairfield, William C. Stone, David Wettergreen, George A. Kantor, and John M. Sharp~Jr. 3D Mapping and Characterization of Sistema Zacatón from DEPTHX (DEep Phreatic THermal eXplorer).

Six nouveaux groupes de bactéries y ont été découverts lors de cette mission.

Gouvernance du projet et constructeur DEPTHX était un projet collaboratif dans lequel Stone Aerospace était le partenaire principal, avec autour de lui notammentAbout the DEPTHX Project. Carnegie Mellon Field Robotics Center. Consulté le 26 April 2012. : la Carnegie Mellon University (chargée du logiciel de navigation et de guidage) ; le Southwest Research Institute (qui a construit la charge utile scientifique du véhicule) ; des chercheurs de l'Université du Texas d'Austin ; des chercheurs de la l'école des mines du Colorado (Colorado School of Mines) ; la NASA (via le NASA Ames Research Center).

Ce robot a été construit par Stone Aerospace (société d'ingénierie aérospatiale basée à Austin au Texas).

Histoire du projet

En 1999, l'ingénieur-explorateur Bill Stone avait participé à un projet d'étude sous-marine à Wakulla Springs, en Floride où il avait conçu un système de cartographie digitale tridimensionnelle lié à un véhicule sous-marin guidé par des plongeurs, conçu pour créer une carte en trois dimensions via un ensemble de sonars et d'autres capteursWakulla 2 Technology. U.S. Deep Caving Team. Consulté le 27 Avril 2012..

Le succès de ce projet (« Wakulla Springs 2 ») a attiré l'attention du scientifique Dan Durda (du Southwest Research Institute) qui souhaitait également créer une technologie de ce type pour explorer les océans d'Europe, mais qu'il voulait confier à un robot autonome.

Stone a accepté le défi et plusieurs propositions de collaboration ont été soumises à la NASA. L'Agence a attendu 2003 pour accepter de subventionner la création du DEPTHX (5 millions de dollars sur 3 ans).

Durant les deux années qui ont suivi, l'engin est passé par plusieurs versions, au fur et à mesure que les ingénieurs de Stone Aerospace testaient différentes options.

Les conceptions initiales ont évolué vers une forme moins ellipsoïdale, pour faciliter les manœuvres dans des espaces étroits susceptibles d'être explorés lors de futures missions de terrain.

C'est à cette époque que l'équipe DEPTHX a pu se rendre au grand Cenote du complexe de Zacatón, et à l'aide d'une sonde, acquérir des données initiales destinées à l'équipe responsable du logiciel. Ces données ont contribué à un changement global de la conception du robot (les choix finaux ont été faits en 2006, avant le début de la construction proprement dite du véhicule.News: Zacaton 1 Field Campaign |url=https://archive.is/20120912182200/http://www.stoneaerospace.com/news-/news-zacaton.php |date=2012-09-12. Stone Aerospace. Consulté 28 April 2012.).

Le véhicule achevé mesurait environ 2,1 m (7 pieds) de diamètre et pesait environ 1,3 tonne (3 300 livres).

Il dispose de systèmes de navigation redondants comprenant 54 sonars, une centrale inertielle combinée à un enregistreur de vitesse doppler (Doppler velocity logger ou DVL), ainsi qu'à des jauges de profondeur et des accéléromètres pour déterminer son parcours et son positionnement dans l'espace subaquatiqueLarsen M.B (2000). High performance doppler-inertial navigation experimental results. In Proc. of IEEE/MTS OCEANS , pages 1449–1456.. Les systèmes de propulsion étaient également redondants, avec six propulseurs et deux batteries équivalentes. Doté d'un système de flottabilité variable, il embarque une charge utile scientifique incluant de quoi échantillonner de l'eau et prélever des carottes solides (pour analyses ultérieures). Un microscope embarqué permet d'observer /analyser certains échantillons d'eau en temps réelDEPTHX (DEep Phreatic THermal eXplorer) |url=http://webarchive.loc.gov/all/20151122212722/http://www.stoneaerospace.com/products-pages/products-DEPTHX.php |date=2015-11-22 . Stone Aerospace. Consulté 26 April 2012..

Objectifs et réalisations Alors qu'aucun plongeur humain n'avait réussi à atteindre le fond du plus profond des cenotes du système du Zacatón (à Tamaulipas au Mexique) où un record mondial de plongée a été établi - 554 pieds, soit en 1993 puis l'année suivante () par le plongeur-explorateur Jim Bowden descendu avec Sheck Exley dans le Zacatón pour toucher le fond (Exley y est mort à cette occasion à environ , sans doute du syndrome des profondeurs).

En 2007, lors de ses opérations DEPTHX a pu créer des cartes 3D de quatre cénotes du système du Zacatón dont la profondeur et la forme étaient encore inconnues. DEPTHX qui est descendu à plus de 300 m de fond lors de ces opérations a été le premier système autonome à explorer et cartographier une grande caverne souterraine dans le monde..

Il a aussi été le premier système robotique autonome disposant à la fois d'un système de localisation et de cartographie 3D (SLAM, pour Simultaneous Localization and Mappin)Dissanayake, G., Newman, P., Clark, S., Durrant-Whyte, H. F., and Csorba, M. (2001). A solution to the simultaneous localisation and map building (SLAM) problem. IEEE Transactions on Robotics & Automation , 17(3):229– 241.Fairfield, N., Kantor, G. A., and Wettergreen, D. (2005). Three dimensional evidence grids for SLAM in complex underwater environments. In Proc. of the 14th Intl. Symposium of Unmanned Untethered Submersible Technology (en temps réel Fairfield, N., Kantor, G. A., and Wettergreen, D. (2007). Real-time slam with octree evidence grids for exploration in underwater tunnels. Journal of Field Robotics).

Il a enfin été le premier à prendre ses propres décisions sur où et comment collecter des échantillonsDEPTHX (DEep Phreatic THermal eXplorer) |url=http://webarchive.loc.gov/all/20151122212722/http://www.stoneaerospace.com/products-pages/products-DEPTHX.php |date=2015-11-22. Stone Aerospace. consulté 28 April 2012..

Résultats À partir de ces échantillons, au moins trois nouveaux groupes de bactéries ont été découvertsA comparative molecular analysis of water-filled limestone sinkholes in north-eastern Mexico | Wiley Online Library | 25 aout 2010.Sahl, J. W., Fairfield, N., Harris, J. K., Wettergreen, D., Stone, W. C., & Spear, J. R. (2010). Novel microbial diversity retrieved by autonomous robotic exploration of the world's deepest vertical phreatic sinkhole. Astrobiology, 10(2), 201-213..

Le succès de cette mission a conduit au financement du projet suivant, dénommé ENDURANCE, qui a repris le châssis et quelques systèmes du DEPTHX, mais qui a été considérablement reconfiguré pour les besoins cette fois de l'environnement très froid et salé de l'antarctiqueStone, W., Hogan, B., Flesher, C., Gulati, S., Richmond, K., Murarka, A., ... & Doran, P. T. (2010). Design and deployment of a four-degrees-of-freedom hovering autonomous underwater vehicle for sub-ice exploration and mapping. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part M: Journal of Engineering for the Maritime Environment, 224(4), 341-361.|PDF, 21 P.

Chronologie des tests in situ Du 25 au - L'équipe DEPTHX commence à arpenter le cénote le plus profond du monde, Cenote ZacatónDEPTHX: Zacaton - Mission 1 |url=https://web.archive.org/web/20130105012741/http://www.stoneaerospace.com/news-/news-zacaton-mission1.php |date=2013-01-05 |. Stone Aerospace. Jan/Feb 2007.DEPTHX Field Notes. Carnegie Mellon University. January 2007.. Du 4 au - Opérations sur le terrain à la Pilita, l'une des gouffres de Sistema Zacatón. DEPTHX exécute de longues missions autonomes pour cartographier la zone et recueillir des données scientifiquesDEPTHX Field Notes. Carnegie Mellon University. February 2007.. - Les travaux sur le terrain se poursuivent à La PilitaDEPTHX: Zacaton - Mission 2|url=https://web.archive.org/web/20120912061831/http://www.stoneaerospace.com/news-/news-zacaton-2nd-mission1.php |date=2012-09-12 | Stone Aerospace. Mars2007.DEPTHX Field Notes. Carnegie Mellon University. Mars2007.. - DEPTHX est descendu à Zacatón pour la première fois et cartographie le fond pour la première fois. La technologie SLAM tridimensionnelle est démontrée, des échantillons microbiologiques sont collectés et une opération autonome est démontréeDEPTHX: Zacaton - Mission 3 |url=https://web.archive.org/web/20130203051139/http://www.stoneaerospace.com/news-/news-zacaton-mission3-01.php |date=2013-02-03 - Stone Aerospace. May 2007.DEPTHX Field Notes. Carnegie Mellon University. May 2007.

Notes et références

Voir aussi

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