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Après le ciel, les drones partent à la conquête de la mer

Image 1 : Après le ciel, les drones partent à la conquête de la mer

Recherche d’épaves


Certaines technologies développées pour les drones aériens, notamment pour leur procurer une plus grande autonomie, trouvent très logiquement leur place dans les drones sous-marins. Une autonomie plus importante leur permet de se comporter plus comme des robots que comme de simples appareils télécommandés. Ainsi, des véhicules sous-marins très perfectionnés, appelés ROV (Remotely Operated Vehicle), sont devenus les piliers d’opérations scientifiques et commerciales sous-marines. Les plus célèbres équipes ROV sont Argo, Angus et Jason Junior (sur la photo), qui ont été utilisés en 1985 par le navire de recherche Knorr de la marine américaine pour découvrir l’épave du Titanic.

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Une armada de ROV

La gigantesque fuite d’hydrocarbures de Deepwater Horizon en 2010 a eu, entre autres effets, de regrouper la plus grande armada robotisée au monde. Une douzaine de gros véhicules sous-marins télécommandés (ROV) ont lutté pendant des mois pour tenter d’endiguer le pétrole jaillissant d’une tête de puits brisée à 1 600 mètres de profondeur. Parmi les leçons apprises : rendre les ROV plus autonomes, même s’ils restent attachés par un câble ombilical à un navire de contrôle en surface. Les ROV les plus perfectionnés – comme le UWD Schilling que l’on voit sur la photo – utilisent des manomètres, des boussoles et des dopplers pour rester orientés, mais l’automatisation pourrait les aider à mieux analyser ce qui les entoure.

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Compagnon de plongée

Grâce à la miniaturisation, il n’est plus absolument nécessaire de disposer d’un navire de soutien pour faire fonctionner un ROV. La conductivité électrique de l’eau salée rendant les communications radio très difficiles sous l’eau, les ROV sont reliés directement à un opérateur par de longs câbles ombilicaux afin d’effectuer des tâches complexes comme les inspections sous-marines. Un des exemples commerciaux est le drone Deep Trekke visible sur la photo, qui est piloté via une liaison vidéo depuis la surface, ou par un plongeur. Équipé d’un sondeur bathymétriquemultifaisceaux qui peut « voir » dans les eaux sombres ou troubles, ce drone a été utilisé par des plongeurs sous-marins pour la recherche d’épaves dans le lac Huron et pour explorer l’intérieur de l’épave de l’USS Arizona à Pearl Harbor.

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« Yellow submarine »

Les drones sous-marins entièrement autonomes offrent des avantages que les industries pétrolières et gazières mettent déjà à profit. Le drone sous-marin jaune Marlin de Lockheed Martin est utilisé pour inspecter des plates-formes offshores et des pipelines sous-marins, un marché qui représente jusqu’à un milliard de dollars par an dans le golfe du Mexique. Le Marlin peut opérer jusqu’à environ 300 mètres de profondeur pendant 16 heures maximum. Une version mise à jour de ce drone sous-marin, le Marlin Mk2, a même été utilisée lors d’une démonstration de la marine américaine pour lancer un drone aérien Lockheed Martin Vector Hawk .

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Plongées en grandes profondeurs

Les drones sous-marins sont également utilisés pour explorer les profondeurs les plus extrêmes des océans. Le Nereus était un système hybride, à la fois drone autonome et ROV télécommandé, construit par la Woods Hole Oceanographic Institution. Il a été développé pour explorer Challenger Deep, près de l’île de Guam dans le Pacifique, qui est le point le plus profond jamais mesuré dans les océans du monde, à une profondeur de 10 902 m. Nereus est parvenu à atteindre le fond de Challenger Deep en mai 2009, mais l’engin à été perdu en 2014 alors qu’il explorait le sillon Kermadec près de la Nouvelle-Zélande, à une profondeur de 9 900 mètres. Il a implosé en raison de pressions très élevées pouvant atteindre 16 000 livres par pouce carré (plus de 1 100 bars).

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Planer sur les vagues

Les drones marins les plus utilisés sur la planète sont les Wave Gliders mis au point par la société californienne Liquid Robotics. Si l’on cumule le total des parcours qu’ils ont effectués jusqu’à présent, on arrive à un total de plus de 1,4 million de milles marins parcourus (environ 2,6 millions de km). Chaque drone est composé d’un « flotteur » de la taille d’une planche de surf et d’une partie sous-marine en forme d’aile (de 6 et 8 mètres) reliée par un câble à la partie flottante. Ils utilisent le mouvement des vagues et l’énergie solaire pour parcourir des milliers de kilomètres en mer sans carburant. Ils sont utilisés dans les domaines de l’environnement, de la défense et de la surveillance maritime, des opérations pétrolières et gazières offshores, etc.

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Les planeurs sous-marins

Les planeurs autonomes, ou planeurs sous-marins, comme le Slocum Glider présenté ici, parcourent des milliers de milles marins pendant des mois. Ils sont largement utilisés pour la recherche scientifique en mer, comme l’échantillonnage d’eau à distance, la surveillance de l’environnement ou la surveillance acoustique. En 2016, des planeurs de ce type équipés de microphones ont enregistré le mystérieux « Western Pacific Biotwang » (voir vidéo), que les chercheurs croient être l’appel d’un petit rorqual (cétacé de la famille des baleines) qui n’avait jamais été entendu auparavant.

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Cartographie sous-marine


Certains experts commencent à envisager la possibilité, à plus ou moins long terme, d’une flotte de robots sous-marins qui cartographieraient le fond des océans, des lacs et des rivières, un peu comme Google a cartographié les rues pour Google Street View. Des drones ont déjà été utilisés dans ce sens pour des sites sous-marins d’importance. En 2015, le robot Sirius, que l’on peut voir sur la photo, a été utilisé pour cartographier l’épave où a été trouvé le mécanisme d’Anticythère.

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Un drone qui vole et qui nage


L’idée d’un drone qui sait à la fois voler et plonger a rapidement séduit en raison des nombreuses applications qui pourraient en découler. Le drone « Naviator » (voir vidéo) – développé par une équipe de la Rutgers University School of Engineering – est utilisé pour inspecter des ponts, au-dessus et au-dessous de l’eau, pour des opérations de recherche et de sauvetage mais aussi pour l’évaluation d’incidents environnementaux en mer (déversements d’hydrocarbures ou efflorescences algales). Un drone de ce type, à la fois aérien et sous-marin, pourrait même être utilisé pour la recherche sur des espèces comme les baleines qui passent leur temps au-dessus et au-dessous des vagues.

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Le drone kidnappé

En décembre 2016, un navire de guerre chinois a « capturé », dans la région très contestée du sud de la mer de Chine, un drone autonome sous-marin déployé par un navire de recherche océanographique de la marine américaine, l’USS Bowditch. L’équipage du navire américain s’apprêtait à récupérer le drone après une mission lorsqu’il a été pris de vitesse par un navire de guerre chinois. L’otage a été rendu à la marine américaine quelques jours plus tard.

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Guerriers sous-marins

En septembre 2017, l’US Navy a créé sa première unité de drones sous-marine dédiée : UUVRON 1 (Unmanned Undersea Vehicle Squadron One). La marine américaine envisage d’utiliser ces drones sous-marins dans  » tous les spectres  » des opérations navales, de la chasse aux mines à la surveillance, en passant par l’aide humanitaire et la recherche scientifique. Sur la photo, on peut voir des membres civils de la marine américaine qui sécurisent un véhicule sous-marin Kingfish. Ce type d’appareil peut utiliser un sonar à balayage latéral pour rechercher des mines navales et tout autre type d’objets flottants ou au fond de la mer.

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Un drone naval expérimental

Le Naval Undersea Warfare Center (NUWC) de la marine américaine a développé un véhicule sous-marin sans pilote utilisé en tant que banc d’essai modulaire pour les technologies de drone sous-marin autonome. Le Manta UUV mesure un peu plus de 9 mètres de long et est capable de transporter une charge utile pouvant aller jusqu’ à cinq tonnes. Il peut transporter des armes et des torpilles, mais aussi des drones sous-marins plus petits, pour lesquels il agit comme un navire-mère.

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Le « Mantabot »


L’US Navy finance également des recherches sur des concepts avancés de drone sous-marin tels que le « Mantabot » développé à l’Université de Virginie. Il utilise des « ailes » en silicone pour un type de nage directement inspiré de celle des raies nez de vache(Cownose ray), une espèce apparentée aux raies mantas. La forme aérodynamique et la technique de nage du drone lui permettent de se déplacer rapidement et silencieusement dans l’eau en utilisant relativement peu d’énergie – une caractéristique utile qui leur permet de rester en mer pendant de longues périodes sans avoir à être rechargés.

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Des flottilles de drones sous-marins pour l’armée

Un récent document d’information à l’intention du Parlement britannique, sur la question de savoir s’il devait moderniser ou supprimer ses sous-marins lanceurs de missiles nucléaires Trident, a averti que les progrès de la technologie des drones pourraient bientôt rendre la guerre sous-marine obsolète. Le rapport avertissait que des essaims de drones-robots sous-marins bon marché pourraient couvrir les océans, équipés de capteurs acoustiques et d’autres équipements permettant d’empêcher un sous-marin de se déplacer sans être détecté. La marine américaine a également expérimenté des bateaux-drones autonomes pour protéger les navires américains.

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Des essaims de drones sous-marins pour la science

Les Marines du monde entier ne sont pas les seules à s’intéresser aux essaims de drones sous-marins, les scientifiques aussi. Des chercheurs de l’Université de Ganz en Autriche ont mis au point le système CoCoRo, composé de plus de 40 robots sous-marins, afin étudier comment ils peuvent interagir afin d’accomplir diverses tâches sous l’eau. Les drones autonomes de l’essaim CoCoRo sont de trois types différents, selon leur fonction, et utilisent des flashs lumineux pour communiquer.

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Des drones sous-marins pour cartographier le plancton

D’autres équipes scientifiques ont également utilisé des essaims de drones sous-marins pour étudier des événements environnementaux comme l’accouplement du plancton. Des chercheurs de l’Université de Californie à San Diego ont construit un essaim de 16 drones sous-marins autonomes et les ont déposés au large de la côte (voir vidéo) où ils étaient censés rester à une profondeur d’environ 10 mètres et dériver avec les courants sous-marins qui permettent au plancton de s’accoupler.

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Des réseaux de capteurs flottants

La startup Hydroswarm veut construire des milliers de drones sous-marins en forme de citrouille pour cartographier les océans et agir comme un système de surveillance pour à peu près tout : de la pollution pétrolière à la pêche illégale, en passant par les trafics de drogues. Le drone sous-marin EVE (Ellipsoidal Vehicle for Exploration) a été développé par Sampriti Bhattacharyya, ingénieur mécanicien au Massachusetts Institute of Technology. Ce dernier a indiqué que le drone EVE est conçu pour être utilisé indépendamment, ou comme une partie d’un essaim de drones sous-marins qui pourrait créer un Google Maps des océans.

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Les robots-mineurs sous-marins

Au Royaume-Uni, des robots sous-marins conçus pour opérer dans des mines inondées dangereuses ont été testés dans une fosse de terre glaiseservant à la fabrication de porcelaine et d’argile en octobre dernier. Le projet VAMOS (Viable Alternative Mine Operating System), financé par l’Union européenne, a mis au point trois types de drones sous-marins pour extraire les minéraux des sites miniers abandonnés, inondés et jugés trop dangereux ou trop coûteux. Après exploitation, les mines plus profondes que les nappes phréatiques locales se remplissent généralement d’eau, à moins que celle-ci ne soit pompée. Les promoteurs affirment qu’il est plus logique de réexploiter une fosse existante avec l’aide de ces « robots-mineurs », plutôt que d’en forer de nouvelles.

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Drones sous la glace

Des scientifiques utilisent les drones sous-marins pour explorer certaines des régions les plus reculées des océans, y compris les eaux les plus froides de la planète, sous les plateaux glaciaires de l’Antarctique. La température de l’eau y est de quelques degrés au-dessous du point de congélation normal, en raison de la salinité de l’eau de mer. Des chercheurs ont déployé, à partir de trous creusés dans la glace, des drones en forme de torpilles munis de radiomètres pour mesurer la lumière absorbée par des amas d’algues qui poussent sur les barrières de glace. En se basant sur les mesures de ces drones, les scientifiques sont en mesure d’estimer la quantité totale d’algues qui y poussent, car c’est une source importante de nourriture pour les écosystèmes situés sous les plateaux glaciaires.

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Recherche d’épaves de guerre

Des robots sous-marins ont été utilisés pour rechercher les épaves d’avions de guerre américains de la Seconde Guerre mondiale, dans le cadre d’un effort visant à découvrir les derniers lieux de repos de leur équipage. Le « Project Recover » utilise une variété de nouvelles technologies sous-marines, y compris des drones sous-marins autonomes équipés de sonars et de caméras, pour effectuer des recherches approfondies. En 2014, les plongeurs du Project Recover ont, à l’aide de drones, retrouvé deux avions de guerre de la Seconde Guerre mondiale près des îles de la République des Palaos, dans l’océan Pacifique, et en 2016, ils ont trouvé deux bombardiers B-52 perdus depuis des décennies près de la Papouasie-Nouvelle-Guinée.

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Drones sous-marins vs rascasses volantes asiatiques

Une association à but non lucratif appelée Robots in Service of the Environment développe un drone sous-marin pour chasser le poisson-lion asiatique, car il est devenu une menace sérieuse pour les systèmes de récifs coralliens dans le Pacifique occidental, où ils n’ont pas de prédateurs naturels. Le drone de plongée profonde est guidé par des opérateurs à la surface afin de suivre et d’approcher de près « l’ennemi », avant de les aspirer dans un tube de confinement et de les assommer avec une charge électrique.

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Un autre drone inspiré de la raie manta

Le BOSS Manta Ray est un drone sous-marin autonome développé par la société allemande de robotique Evologics, spécialisée dans l’aérospatiale et la robotique maritime. Le drone est conçu pour imiter le corps souple de la raie manta, ce qui lui permet de contrôler sa profondeur avec une grande précision grâce à ses grandes ailes, tandis que son mode de nage « battement d’ailes » est très économe en énergie. Il est également équipé de propulseurs à réaction pour lui fournir un mode de propulsion haute vitesse.

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La méduse robotique

Tout comme Evologics, d’autres fabricants de drones sous-marins s’inspirent de la nature, un concept connu sous le nom de biomimétisme. La société d’ingénierie allemande Festo a développé des robots sous-marins AquaJellies pour imiter les mouvements de la nage des méduses. Ils peuvent également communiquer entre eux – ce que les méduses ne peuvent a priori pas faire – pour coordonner leurs mouvements et leurs comportements.