Cryobot

Un cryobot est un robot qui a pour objectif de traverse une couche de glace d'eau. Un cryobot utilise la chaleur pour faire fondre la glace et la gravité pour couler vers le bas.

Prototype de Cryobot.
Vue d'artiste d'un cryobot déployant un hydrobot.
Prototype IceMole (en).

Caractéristiques et technologie

Le cryobot est un véhicule instrumenté contrôlé en surface permettant de pénétrer dans des calottes glaciaires jusqu'à 3600 mètres en faisant fondre la glace. Mis en pratique, il permettrait de mesurer la température, les contraintes, le mouvement de la glace et les propriétés sismiques, acoustiques et diélectriques. Un tel concept pourrait également être utilisé pour d'autres investigations avec une instrumentation à distance.

Le concept général utilise un point chaud pour la pénétration, une instrumentation pour les fonctions de contrôle et de mesure ainsi que des bobines conductrices d'alimentation pour relier la sonde à la surface pour la transmission des signaux de puissance et de mesure.

Histoire

Le cryobot est inventé par les physiciens allemands Bernard et Karl Philberth, qui le présentent pour la première fois dans les années 1960 dans le cadre de l'expédition internationale glaciologique au Groenland (EGIG), atteignant des profondeurs de forage de plus de 1000 mètres[1].

En 1973, des scientifiques britanniques en Antarctique effectuent une étude radar en pénétrant la glace et détectent un potentiel lac[2]. En 1991, le satellite européen de télédétection ERS-1 confirme la découverte en 1973 d'un grand lac sous quatre kilomètres de glace, maintenant appelé lac Vostok. Il est supposé que le lac, qui est le cinquième plus grand lac d'eau douce au monde, n'est pas contaminé. En 2002, la NASA prévoit d'utiliser un cryobot pour explorer le lac, mais le projet n'a finalement pas lieu[3].

En 2011, la NASA octroie à Stone Aerospace 4 millions de dollars pour financer la phase 2 du projet VALKYRIE (Very-Deep Autonomous Laser-Powered Kilowatt-Class Yo-Yoing Robotic Ice Explorer)[4]. Ce projet vise à créer un cryobot autonome capable de fondre à travers de grandes quantités de glace[5]. La source d'alimentation de la sonde diffère de nombreuses autres conceptions en ce qu'elle ne repose pas sur l'énergie nucléaire pour générer de la chaleur, mais plutôt sur la puissance d'un laser à haute énergie qui lui est acheminé via un câble à fibre optique[6]. Ceci est bénéfique car les sondes nucléaires ne sont pas autorisées pour les essais en Antarctique en raison du Traité sur l'Antarctique[7]. La phase 2 du projet VALKYRIE consiste à tester une version réduite du cryobot dans le glacier Matanuska (Alaska) en 2015[8].

À la suite du succès de ces missions, la phase 3 du projet est ensuite d'utiliser une version grandeur nature du cryobot pour faire fondre son chemin vers un lac subglaciaire, prélever des échantillons, puis refaire surface . La sonde comprend alors un rader et un algorithme permet l'échantillonnage et la navigation autonome[9],[10]. Le test est réalisé en 2017 sur une sonde Archimedes[11].

Stone Aerospace intègre son submersible ARTEMIS à la technologie laser VALKYRIE pour développer un cryobot sophistiqué appelé SPINDLE (Sub-glacial Polar Ice Navigation, Descent, and Lake Exploration)[12],[13].

Cette troisième phase du projet est considérée comme un précurseur d'éventuelles futures missions vers des lunes glacées comme Europe, une lune de Jupiter, ou Encelade, une lune de Saturne, pour explorer les océans d'eau liquide supposés être présents sous leur glace et évaluer leur habitabilité potentielle[14],[15],[16].

Voir aussi

Références
  1. (en-US) « These Priests' Invention Could Help Us Drill Into Icy Alien Worlds Someday », Wired,‎ (ISSN 1059-1028, lire en ligne, consulté le )
  2. Oswald et Robin, G. de Q., « Lakes beneath the Antarctic Ice Sheet », Nature, vol. 245, no 5423,‎ , p. 251–254 (DOI 10.1038/245251a0)
  3. Susan Reichley, « 2002 News Releases - Ice Explorer Conceived for Other World Gets Arctic Test » [archive du ], nasa.gov (consulté le )
  4. (en-US) « VALKYRIE - A prototype cryobot for clean subglacial access and sampling », sur Stone Aerospace (consulté le )
  5. « Stone Aerospace - Smart Tools, Systems, and Vehicles for Exploring and Commercializing the Frontier » [archive du ], stoneaerospace.com
  6. « VALKYRIE: Phase 2 » [archive du ] (consulté le )
  7. (en-US) « Cryobots Could Drill Into Icy Moons With Remote Fiber-Optic Laser Power », Wired,‎ (ISSN 1059-1028, lire en ligne, consulté le )
  8. Tunneling Cryobot Robot May Explore Icy Moons, Keith Cooper, Astrobiology Magazine, June 13, 2015.
  9. DESIGN OF A FORWARD LOOKING SYNTHETIC APERTURE RADAR FOR AN AUTONOMOUS CRYOBOT FOR SUBSURFACE EXPLORATION OF EUROPA. (PDF). Omkar Pradhan, Srikumar Sandeep, Albin J. Gasiewski,and William Stone. 2017.
  10. An intelligent algorithm for autonomous scientific sampling with the VALKYRIE cryobot. Evan B. Clark, Nathan E. Bramall, Brent Christner, Chris Flesher, et al. International Journal of Astrobiology 25 September 2017. DOI:10.1017/S1473550417000313
  11. Voyage to the bottom of an alien sea. Michael Carroll, Astronomy. 5 September 2018.
  12. An Alien-Hunting Submarine Is Being Tested in Antarctica. Daniel Oberhaus, Motherboard. 7 May 2017.
  13. Testing the Space-Bound Submarines That Will Explore Alien Oceans. Jay Bennett, Popular Mechanics. 24 July 2015.
  14. Cardell, Hecht, Carsey et Engelhardt, « THE SUBSURFACE ICE PROBE (SIPR): A LOW-POWER THERMAL PROBE FOR THE MARTIAN POLAR LAYERED DEPOSITS », Lunar and Planetary Science XXXV, (consulté le )
  15. « searching for ice » [archive du ], ictp.trieste.it (consulté le )
  16. (en) W. Zimmerman, R. Bonitz et J. Feldman, « Cryobot: an ice penetrating robotic vehicle for Mars and Europa », 2001 IEEE Aerospace Conference Proceedings (Cat. No.01TH8542), vol. 1,‎ , p. 1/311–1/323 vol.1 (DOI 10.1109/AERO.2001.931722, lire en ligne, consulté le )
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