Lorsque le Crew Dragon de SpaceX a emmené des astronautes de la NASA vers l'ISS vers la fin du mois de mai, le lancement a ramené une vue familière. Pour la première fois depuis le retrait de la navette spatiale, des fusées américaines ont été lancées depuis le sol américain pour emmener les Américains dans l'espace.

À l'intérieur du véhicule, cependant, les choses n'auraient pas pu être plus différentes. Fini le tableau de bord tentaculaire des lumières, des interrupteurs et des boutons qui dominait jadis l'intérieur de la navette spatiale. Tout cela a été remplacé par une console futuriste de plusieurs grands écrans tactiles qui parcourent une variété d'affichages. Derrière ces écrans, le véhicule est géré par un logiciel conçu pour pénétrer dans l'espace et naviguer vers la station spatiale de manière totalement autonome.

"Grandir en tant que pilote, toute ma carrière, avoir une certaine façon de contrôler un véhicule – c'est certainement différent", a déclaré Doug Hurley aux téléspectateurs de la NASA TV peu avant la mission SpaceX. Au lieu d'appeler la main sur le manche, la navigation est désormais une série d'entrées prédéterminées. Les astronautes de SpaceX peuvent encore être impliqués dans la prise de décision à des moments critiques, mais une grande partie de cette fonction a quitté leurs mains.

Est-ce important? Les logiciels n'ont jamais joué un rôle plus critique dans les vols spatiaux. Il l'a rendu plus sûr et plus efficace, permettant à un vaisseau spatial de s'adapter automatiquement aux conditions changeantes. Selon Darrel Raines, un ingénieur de la NASA menant le développement de logiciels pour la capsule spatiale profonde Orion, l'autonomie est particulièrement essentielle pour les zones de «temps de réponse critique» – comme l'ascension d'une fusée après le décollage, lorsqu'un problème peut nécessiter le lancement d'une séquence d'interruption dans juste une question de secondes. Ou dans les cas où l'équipage pourrait être frappé d'incapacité pour une raison quelconque.

Et une autonomie accrue est pratiquement essentielle pour faire fonctionner certaines formes de vols spatiaux. Ad Astra est une société basée à Houston qui cherche à rendre viable la technologie de propulsion des fusées à plasma. Le moteur expérimental utilise du plasma fait d'argon, qui est chauffé à l'aide d'ondes électromagnétiques. Un processus de «tuning» supervisé par le logiciel du système détermine automatiquement les fréquences optimales pour ce chauffage. Le moteur atteint sa pleine puissance en seulement quelques millisecondes. "Il n'y a aucun moyen pour un humain de répondre à quelque chose comme ça dans le temps", explique le PDG Franklin Chang Díaz, un ancien astronaute qui a effectué plusieurs missions de navette spatiale de 1986 à 2002. Les algorithmes du système de contrôle sont utilisés pour reconnaître les conditions changeantes dans la fusée qui se déplace dans la séquence de démarrage et agissez en conséquence. "Nous ne serions pas en mesure de faire tout cela bien sans logiciel", dit-il.

Mais le recours excessif aux logiciels et aux systèmes autonomes en vol spatial crée de nouvelles opportunités de problèmes. Cela est particulièrement préoccupant pour de nombreux nouveaux concurrents de l'industrie spatiale, qui ne sont pas nécessairement habitués au type de tests agressifs et complets nécessaires pour éliminer les problèmes logiciels et tentent toujours de trouver un bon équilibre entre l'automatisation et le contrôle manuel.

  • navette spatiale Atlantis
  • vidéo en vol de la mission Dragon 2

De nos jours, quelques erreurs dans plus d'un million de lignes de code pourraient faire la différence entre le succès et l'échec de la mission. Nous l'avons vu à la fin de l'année dernière, lorsque la capsule Starliner de Boeing (l'autre véhicule sur lequel la NASA compte envoyer des astronautes américains dans l'espace) n'a pas réussi à se rendre à l'ISS en raison d'un problème dans sa minuterie interne. Un pilote humain aurait pu contourner le problème qui a fini par brûler prématurément les propulseurs du Starliner. L'administrateur de la NASA, Jim Bridenstine, a fait remarquer peu de temps après l'apparition des problèmes de Starliner: «Si nous avions eu un astronaute à bord, nous pourrions très bien être à la Station spatiale internationale en ce moment.»

Mais il a été révélé plus tard que beaucoup d'autres erreurs dans le logiciel n'avaient pas été détectées avant le lancement, dont une qui aurait pu conduire à la destruction du vaisseau spatial. Et c'était quelque chose que les membres d'équipage humains auraient facilement pu contourner.

Boeing n'est certainement pas étranger à la construction et aux tests de technologies de vol spatial, il était donc surprenant de voir que la société n'a pas réussi à résoudre ces problèmes avant le vol d'essai de Starliner. "Les défauts logiciels, en particulier dans le code complexe des engins spatiaux, ne sont pas inattendus", a déclaré la NASA lorsque le deuxième problème a été rendu public. "Cependant, il y a eu de nombreux cas où les processus de qualité du logiciel Boeing auraient dû ou auraient pu découvrir les défauts." Boeing a refusé une demande de commentaire.

Selon Luke Schreier, vice-président et directeur général de l'aérospatiale chez NI (anciennement National Instruments), les problèmes de logiciels sont inévitables, que ce soit dans les véhicules autonomes ou dans les engins spatiaux. "C'est juste la vie", dit-il. La seule vraie solution est de tester agressivement à l'avance pour trouver ces problèmes et les résoudre: "Vous devez avoir un programme de test logiciel très rigoureux pour trouver les erreurs qui seront inévitablement là."

Entrez dans l'IA

L'espace, cependant, est un environnement unique à tester. Les conditions qu’un vaisseau spatial rencontrera ne sont pas faciles à imiter au sol. Bien qu'un véhicule autonome puisse être retiré du simulateur et atténué dans des conditions plus légères du monde réel pour affiner le logiciel petit à petit, vous ne pouvez pas vraiment faire la même chose pour un lanceur. Le lancement, le vol spatial et le retour sur Terre sont des actions qui se produisent ou non – il n'y a pas de version "légère".

C'est la raison pour laquelle, selon Schreier, l'IA est si importante dans les vols spatiaux de nos jours – vous pouvez développer un système autonome qui est capable d'anticiper ces conditions, plutôt que d'exiger que les conditions soient apprises lors d'une simulation spécifique. "Vous ne pourriez pas simuler par vous-même tous les cas de coin du nouveau matériel que vous concevez", dit-il.

Ainsi, pour certains groupes, tester les logiciels ne consiste pas seulement à rechercher et à corriger les erreurs dans le code; c'est aussi un moyen de former des logiciels basés sur l'IA. Prenez Virgin Orbit, par exemple, qui a récemment tenté d'envoyer son véhicule LauncherOne dans l'espace pour la première fois. La société a travaillé avec NI pour développer un banc d’essai regroupant tous les capteurs et l’avionique du véhicule avec le logiciel destiné à exécuter une mission en orbite (jusqu’à la longueur exacte du câblage utilisé dans le véhicule). Au moment où LauncherOne était prêt à voler, il pensait qu'il avait déjà été dans l'espace des milliers de fois grâce aux tests, et il avait déjà fait face à de nombreux types de scénarios.

Bien sûr, le premier vol d'essai du LauncherOne s'est soldé par un échec, pour des raisons qui n'ont toujours pas été révélées. Si cela était dû à des limitations logicielles, la tentative est un autre signe qu'il y a une limite à la quantité d'IA qui peut être formée pour faire face aux conditions du monde réel.

Raines ajoute que contrairement à l'approche plus lente adoptée par la NASA pour les tests, les entreprises privées sont en mesure de se déplacer beaucoup plus rapidement. Pour certains, comme SpaceX, cela fonctionne bien. Pour d'autres, comme Boeing, cela peut conduire à des hoquets surprenants.

En fin de compte, «la pire chose que vous puissiez faire est de rendre quelque chose de entièrement manuel ou entièrement autonome», explique Nathan Uitenbroek, un autre ingénieur de la NASA travaillant sur le développement logiciel d'Orion. Les humains doivent pouvoir intervenir si le logiciel est en panne ou si la mémoire de l'ordinateur est détruite par un événement imprévu (comme une explosion de rayons cosmiques). Mais ils comptent également sur le logiciel pour les informer lorsque d'autres problèmes surviennent.

La NASA est habituée à trouver cet équilibre et elle a intégré la redondance dans ses véhicules avec équipage. La navette spatiale fonctionnait sur plusieurs ordinateurs utilisant le même logiciel, et si l'un avait un problème, les autres pouvaient prendre le relais. Un ordinateur séparé fonctionnait sur un logiciel entièrement différent, de sorte qu'il pouvait prendre en charge l'ensemble du vaisseau spatial si un problème systémique affectait les autres. Raines et Uitenbroek disent que la même redondance est utilisée sur Orion, qui comprend également une couche de fonction automatique qui contourne entièrement le logiciel pour les fonctions critiques comme la libération de parachute.

Sur le Crew Dragon, il y a des cas où les astronautes peuvent initier manuellement des séquences d'abandon et où ils peuvent remplacer le logiciel sur la base de nouvelles entrées. Mais la conception de ces véhicules signifie qu'il est désormais plus difficile pour l'homme de prendre le contrôle complet. La console à écran tactile est toujours liée au logiciel du vaisseau spatial, et vous ne pouvez pas simplement la contourner complètement lorsque vous souhaitez prendre le contrôle du vaisseau spatial, même en cas d'urgence.

Il n'y a pas de consensus sur la mesure dans laquelle le rôle de l'homme dans les vols spatiaux va – ou devrait – diminuer. Uitenbroek pense qu'essayer de développer un logiciel capable de prendre en compte toutes les éventualités possibles est tout simplement impossible, surtout lorsque vous avez des délais à respecter.

Chang Díaz n'est pas d'accord, affirmant que le monde évolue «au point où finalement l'homme sera retiré de l'équation».

L'approche gagnante peut dépendre du niveau de réussite atteint par les différentes parties envoyant des personnes dans l'espace. La NASA n'a pas l'intention de retirer les humains de l'équation, mais si les sociétés commerciales trouvent qu'elles ont plus de facilité à minimiser le rôle du pilote humain et à laisser l'IA prendre en charge, que les écrans tactiles et le vol sans pilote vers l'ISS ne sont qu'un avant-goût de ce qui doit viens.

LAISSER UN COMMENTAIRE

Rédigez votre commentaire !
Entrez votre nom ici