Manipuler les objets à distance

[23 septembre 2021]

Crédit : T. Pesquet – ESA / NASA

[Extraits d’un article paru dans Air & Cosmos n°2747 du 3 septembre 2021]

Le 20 juillet, en coordination avec le Cadmos (Centre d’aide au développement des activités en micropesanteur et des opérations spatiales), Thomas Pesquet a déployé à bord de la Station spatiale internationale un démonstrateur technologique français : Ultrasonic Tweezer (Pince à ultrasons), également appelé Télémaque (pour TELEManipulation QUEst – étude de télémanipulation).

L’objectif est de tester les lois de la physique fondamentale, en utilisant en micropesanteur une pince acoustique destinée à déplacer, manipuler et étudier des objets ou des liquides à distance et sans entrer en contact avec eux, évitant ainsi toute contamination (virus, bactérie, corrosion…).

Cet instrument aux allures de pommeau de douche ou de sèche-cheveux a été proposé par l’Institut Jean-Le-Rond-d’Alembert, un laboratoire de recherche parisien spécialisé dans les domaines de la mécanique, de l’acoustique et de l’énergétique, dépendant de l’université Sorbonne Université et du CNRS. Comat et Erems, deux équipementiers spatiaux de la région toulousaine, ont été associés à son développement.

Retombées scientifiques.

La pince Télémaque fonctionne à l’aide d’émetteurs qui font vibrer l’air à de très hautes fréquences (40 000 fois par seconde), et qui ont la faculté de capturer de petits objets en un point bien précis. Les forces exercées dépendent de la fréquence, de la puissance et de l’agencement des transducteurs, tandis que la réponse (inertie, forme…) des matériaux piégés dépend de différents paramètres physiques (taille, densité et élasticité).

Durant sa première séance d’essais sur orbite, Thomas Pesquet a ainsi tenté d’attraper et de manipuler, sans les toucher, des petites sphères de plastique ou de verre en flottaison libre.

Les résultats de l’expérience pourront notamment servir aux sciences des matériaux et à la caractérisation rhéologique des matériaux (l’étude de la déformation et de l’écoulement de la matière sous l’effet d’une contrainte appliquée).

La manipulation sans contact permet également d’envisager des applications en micro-robotique, telles que l’assemblage d’objets, ainsi qu’en biologie.

A bord de l’ISS ou dans le cadre d’une exploration extra-planétaire, un tel outil pourra prévenir de la contamination des échantillons ou des outils lors de la manipulation de matériaux dangereux. Il pourrait par ailleurs servir à maintenir de petits objets dans une position fixe sans qu’ils ne dérivent dans l’habitable.

Pierre-François Mouriaux