Un ordinateur dans l'espace aide les chercheurs à se connecter aux mouvements des animaux sur Terre grâce à un projet mené par la Max Planck Society en Allemagne. Cela s'appelle la Coopération internationale pour la recherche animale utilisant l'espace, ou Icarus en abrégé, et il est utilisé pour suivre les comportements et les migrations des oiseaux, des chauves-souris, des tortues, des ours, des guépards, des jaguars, etc. Le projet utilise un réseau de capteurs portables sur des animaux pour transmettre des données au sol à une antenne Icarus sur la Station spatiale internationale.
L'objectif est de créer un « internet des animaux » qui puisse dire aux chercheurs comment les écosystèmes changent en temps réel et comment les animaux réagissent à ces changements. Cela, imaginent-ils, serait fait en combinant les informations des appareils portables de la faune avec d'autres données sur les comportements des animaux dans l'espace, le temps et différents environnements.
Par exemple, pour comprendre si les limites des terres humides changent, ils examineraient les oiseaux de rivage. S'ils voulaient observer la fonte des neiges, ils suivraient le mouvement des oies. S'ils voulaient examiner la transmission des maladies, ils pourraient suivre la façon dont les chauves-souris se déplacent en Afrique. Et s'ils ont marqué des animaux qui vivaient autour d'un volcan, alors, si ces animaux commencent à se comporter de manière erratique, les chercheurs peuvent voir si les schémas de mouvement inhabituels peuvent les aider à faire des prédictions sur le moment où le volcan entrera en éruption.
«Ce genre de choses sont des mesures au sol. Il est difficile d'obtenir un système de télédétection pour faire cela parce que vous ne pouvez pas vous connecter à tous les sens d'un animal », explique Martin Wikelski, directeur de recherche à l'Institut Max Planck du comportement animal en Allemagne. "Nous utilisons ces animaux et leurs sens, en particulier leurs sens interactifs, comme un outil pour comprendre ce qui se passe."
Dans un article publié cette semaine dans la revue Trends in Ecology and Evolution , l'équipe donne un aperçu des données qu'elle a pu collecter jusqu'à présent avec le système et décrit ce qu'elle imagine comme les prochaines étapes.
Icarus a été officiellement mis en ligne en mars 2020. Un projet pilote sur la migration des merles à travers les continents et les conditions climatiques a commencé quelques mois plus tard.
Avant que le système ne puisse être activé, les chercheurs et les bénévoles ont dû équiper différents animaux de diverses espèces avec de minuscules étiquettes contenant des capteurs capables d'enregistrer des informations sur la position GPS, les mouvements et l'environnement de l'animal. Ces émetteurs, qui ne pèsent que quelques grammes, contiennent une batterie lithium-ion, une radio, un GPS et un module de contrôle avec des capteurs pour mesurer l'accélération, les champs magnétiques, la température, l'humidité et la pression. La batterie, qui permet les mesures et le transfert de données, peut être rechargée via la cellule solaire au sommet du boîtier en plastique. Deux antennes sortent de l'émetteur :une de 200 mm pour la transmission radio et une de 50 mm pour le GPS.
La balise transmettra des données chaque fois que la station spatiale se trouvera à portée radio. Chaque paquet de données est généralement d'environ 220 octets et peut être relayé en 3,5 secondes. L'ordinateur récepteur de l'ISS traite et transmet les données à un centre de contrôle au sol, qui les distribue aux scientifiques de l'équipe Icarus. Une fois que l'équipe a parcouru les données, elle les stocke dans une base de données en ligne ouverte appelée Movebank, hébergée par l'Institut Max Planck du comportement animal (la base de données reçoit un financement de la NASA et de la NSF). L'équipe a même construit des profils de mouvement pour certains animaux du système Icarus.
Les balises sont équipées d'un système de communication bidirectionnelle, ce qui signifie qu'elles peuvent être reprogrammées à distance. Ce type de système rend l'ensemble du processus de collecte de données plus efficace car l'ordinateur satellite peut indiquer à la balise non seulement quand communiquer, mais aussi quoi communiquer et quelles données elle doit ensuite collecter.
Au-delà du système spatial, Icarus possède également une branche scientifique citoyenne. Une application gratuite de suivi des animaux est disponible pour le public, et les utilisateurs peuvent documenter les observations d'animaux ou télécharger des photos qui sont partagées avec les scientifiques via la base de données Movebank.
Dans la section de discussion de leur récent article, l'équipe a demandé à davantage de scientifiques du monde entier d'utiliser et de contribuer au système pour aider à faire progresser la collecte de données et le potentiel de recherche de la technologie pour étudier les cycles de vie des animaux, le mouvement des agents pathogènes zoologiques, le les interactions entre les animaux et les humains et les réponses des animaux aux catastrophes naturelles.
Le Max Planck-Yale Center collecte des fonds pour acheter plus de capteurs, qui coûtent environ 300 $ par balise émettrice. La mission à long terme consiste à constituer une cohorte d'environ 100 000 animaux sentinelles de 500 espèces d'oiseaux, de mammifères et de reptiles capables de fournir des données mises à jour toutes les demi-heures.
L'antenne Icarus avait été fixée à l'extérieur du module russe de l'ISS, mais depuis septembre dernier, l'équipe a eu des problèmes pour obtenir toutes les données de Roscosmos, l'agence spatiale russe. Pour les animaux qui reviennent à un certain endroit, les chercheurs peuvent toujours lire les données qu'ils transportent avec des récepteurs portatifs. «Mais beaucoup de ces animaux ne reviennent pas à un endroit où nous pouvons les trouver. Nous avons donc besoin d'une solution rapide pour un récepteur satellite », déclare Wikelski.
L'antenne a toujours été censée être une preuve de concept - un prototype rapide sur l'ISS pour montrer que leur système pouvait lire avec succès les données des capteurs mondiaux depuis l'espace. "Cela semble être fini maintenant", ajoute-t-il. "Pour nous, c'est un bon moyen de commencer quelque chose que nous prévoyons depuis longtemps de toute façon. Il s'agit de solutions micro-satellites, puis d'une solution satellitaire à plus long terme et à grande échelle. »
L'équipe d'Icarus discute actuellement de solutions potentielles de micro-satellites avec la NASA et d'autres agences spatiales. Plus loin sur la route, il existe un plan pour intégrer le système Icarus dans le projet GRACE-I, qui est une collaboration entre la NASA, l'Association Helmholtz, le DLR et la Société Max Planck qui sera lancée au début de 2027.
"Nous pouvons maintenant commencer avec une toute nouvelle génération d'électronique", déclare Wikelski. "Nous pouvons capitaliser sur ces expériences pour améliorer considérablement le nouveau système."
Cet article a été mis à jour avec des informations supplémentaires de l'Institut Max Planck du comportement animal. Il a été publié pour la première fois le 8 mars 2022.
