Un essaim robotique autonome s’organisant à l’envi pour opérer des services dans l’espace ? Ce dispositif futuriste est pourtant le projet concret - et pour le moins audacieux - de Phigi. Basée à Montbéliard, cette spin-off du laboratoire Femto ST et de l’université du Michigan sera immatriculée cet été. Mais elle concourrait déjà pour le premier prix dans la catégorie « Aérospatial » à l’occasion du sommet Hello Tomorrow, qui s’est déroulé les 13 et 14 mars derniers à Paris. Un prix remporté au final par Alpha Impulsion, autre deeptech française, qui conçoit des fusées autophages.
« Notre proposition de valeur est l’interconnexion d’objets en orbite, explique Rémy Tribhout, PDG et cofondateur de Phigi. Dans l’espace aujourd’hui, un satellite à court de carburant ou technologiquement obsolète est mis hors service puis remplacé. Pour étendre les durées de vie, le marché du service en orbite va prendre son essor d’ici à la fin de la décennie. Cependant, quand on fait le plein à la pompe à essence, le pistolet est prévu pour rentrer dans le goulot du réservoir de la voiture. Ce n’est pas aussi facile en orbite, car les interfaces d’amarrage ne sont pas compatibles. »
Une force électrostatique de 200 V
Une difficulté que les micro-robots de Phigi seront chargés de résoudre. Pour ce faire, une fois installés dans un satellite expédié en orbite, ils vont se déployer, se « coller » les uns aux autres grâce à des forces électrostatiques, jusqu’à former la structure adéquate pour l’application visée. Il peut donc s’agir d’une interface, servant à « faire le plein » d’un satellite, d’un échafaudage permettant l’assemblage d’un télescope, d’un système d’inspection de surfaces voire d’un bouclier électrodynamique capable de masquer ou de protéger un autre équipement, comme un panneau solaire. Selon les chiffres cités par Rémy Tribhout, alors qu’il « pitchait » le dossier de Phigi face au jury de Hello Tomorrow, de telles applications civiles et militaires pèseraient près de 10 milliards d’euros en 2032, contre 1,8 milliard en 2022.
Un essaim se compose de 7000 micro-robots, chacun ressemblant à une bille quasi-sphérique de 4 mm de diamètre et de 25 mg, fabriquée en résine et recouverte de métal et d’une couche protectrice. A l’intérieur se trouve un ordinateur de la taille d’un « grain de riz » raccordé à une cellule photovoltaïque, indique Rémy Tribhout. « Celle-ci produit une tension inférieure au volt, qui est ensuite convertie en 200 volts pour activer une collection d’électrodes autour de la bille, complète-t-il. Les électrons sont piégés de manière à ce que les électrodes fonctionnent même sans lumière. »
La conception d’ordinateurs à ce point miniaturisés est le domaine d’expertise de David Blaauw, autre cofondateur de Phigi. Professeur à l’université du Michigan, il s’était fait connaître en 2015 avec la mise au point du plus petit ordinateur du monde, qui occupait moins d’un millimètre-cube. Une invention qu’il a déclinée dans trois start-up avant Phigi, selon Rémy Tribhout.
Une communication par contact
Les micro-robots ne possèdent ni batterie, ni antenne, ce dernier point pouvant surprendre. Comment communiquent-ils ? Les instructions de déplacement, pour constituer la structure, sont en fait transmises par une plaque remplie d’électrodes (un « électrodock » qui sert de base aux robots) connaissant la position de chaque robot, puis acheminées de proche en proche, par contact. La programmation des mouvements est contrôlée par un logiciel de supervision distant. « Ce logiciel envoie les informations à l’électrodock et calcule la résistance mécanique de l’assemblage des robots, pendant que la structure se reconfigure et se stabilise, précise Rémy Tribhout. Il compense ainsi l’énergie cinétique relâchée par les robots, semblables à des mini-roues à inertie, quand ils passent du mouvement au repos. Le but est que le centre de masse du satellite soit toujours à l’équilibre. » Aujourd’hui, toutes les briques technologiques fonctionnent en laboratoire, dit-il, ce qui situe Phigi au niveau 3 sur l’échelle TRL.
La solidité mécanique de ces protubérances robotisées peut interroger, mais c’est là l’avantage des opérations en microgravité. « Le poids des robots ne pose pas problème, confirme Rémy Tribhout. Leur déplacement est facilité et l’absence de particules de poussière dans l’espace augmente la cohésion réalisée par les forces électrostatiques. » A l’origine, Phigi avait l’intention de proposer un service de prototypage rapide sur le bon vieux plancher des vaches, combinant jumeau numérique et jumeau physique constitué d’un essaim de robots – d’où le nom Phigi inspiré de cette matière « phygitale ». Mais en l’état, les forces électrostatiques engendrées sont insuffisantes pour consolider la structure.
Démonstration à bord de l'ISS en 2027
Si ses ambitions initiales ne sont pas abandonnées, Phigi a décidé de s’adresser en priorité au secteur spatial, mieux valorisable. Et a tracé sa feuille de route, pour perfectionner sa technologie : vol parabolique simulant la microgravité en 2026 avec le Cnes pour tester le déplacement des robots, démonstration en 2027 à l’intérieur de la station spatiale internationale (ISS) pour éprouver le contrôle à distance, puis démonstration dans un caisson à l’extérieur de l’ISS, dans le vide spatial exposé aux rayonnements cosmiques, ce qui requiert une qualification.
Toutes ces étapes seront nécessaires pour valider la technologie ainsi que le modèle économique, en sachant que le coût unitaire d’un micro-robot est de 3 euros, à en croire la présentation à Hello Tomorrow. Le service ne devrait pas être opérationnel avant 2030. « Mais une levée de fonds pourrait servir d’accélérateur », espère Rémy Tribhout.
