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Vaimos, le premier drone à voile pour l’exploration des mers

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Des voiliers autonomes pourraient bientôt explorer les mers et océans du monde à moindre coût. Une équipe de l'Ifremer vient de tester un de ces drones véliques ce 17 janvier 2012 au départ de la rade de Brest. L'expérience a dû être interrompue au milieu de la nuit mais un record a été battu. Présent à bord, Olivier Ménage, animateur de ce projet Vaimos, explique à Futura-Sciences les principes, mais aussi les péripéties de cette nuit mouvementée.

Vaimos pourrait être utilisé pour valider les observations faites au moyen de satellites (type Spot). Il permettrait de vérifier des défauts observés dans les photographies satellites et qui pourraient correspondre en fait à l'expression de processus biologiques particuliers à la surface de l'eau. © Cnes

Les scientifiques disposent de peu de données sur les caractéristiques de l'interface océan-atmosphère des mers et océans du Globe. Pourtant ces informations sont nécessaires à la compréhension de nombreux phénomènes océaniques et climatiques, par exemple pour concevoir des outils de modélisation. Mais comment faire pour multiplier les mesures durant de longues périodes et à moindre coût ?

Les océanographes ont une réponse pour les années à venir : les engins automatiques sillonnant les mers pour enregistrer une multitude de paramètres. Dans cette famille s'inscrit l'original projet Vaimos, abréviation de « Voilier autonome instrumenté de mesures océaniques de surface ». Il s'agit d'un robot propulsé par le vent capable de gérer seul sa navigation.

Un de ses concepteurs, Olivier Ménage, nous confie : « nous lui donnons une route grâce à une succession de points et lui se débrouille pour naviguer. Il règle ses voiles et régule son cap en fonction des conditions rencontrées ». Une éolienne à axe vertical fournit l'énergie nécessaire au fonctionnement du bateau. Son autonomie pourrait s'élever à plusieurs semaines.

Ce drone propulsé par le vent a été réalisé par 4 personnes avec un budget total de 20.000 €. © Olivier Ménage, Youtube

Un test grandeur nature a eu lieu ce 17 janvier 2012 au départ du port du Moulin blanc, dans la rade de Brest. L'objectif était de faire parcourir 100 miles nautiques (environ 185 km) à l'engin en totale autonomie. Un bateau accompagnateur était chargé d'assurer sa sécurité et de récolter ses paramètres à distance grâce à une connexion Wi-Fi.

« On pourrait utiliser une liaison satellite Iridium pour ajuster les paramètres et refaire des programmations si l'on souhaite envoyer le voilier en haute mer » nous précise tout de même Olivier Ménage.

Record de distance pour un drone à propulsion vélique

Un record a été battu même si le Vaimos n'a pas parcouru l'intégralité de la distance. « Les tests ont démarré hier matin (17 janvier 2012) à 8 h 00. Il était prévu d'être de retour à Brest cet après-midi (18 janvier). En fait, nous avons été obligés d'arrêter la mission pendant la nuit. Vers 2 h 00 du matin, nous nous sommes rendu compte que le voilier perdait de la vitesse. Le réglage des voiles n'était plus optimal. On a continué à avancer malgré tout. Vers 4 h 00 du matin, le bateau accompagnateur a commencé à faire des bruits suspects. Vu la difficulté de la navigation (beaucoup de bateaux de pêche et de cargos) et voyant que notre prototype avait entretemps battu le record de 100 km, on a préféré arrêter là et se mettre à l'abri dans la baie de Douarnenez. »

Le drone à propulsion vélique a néanmoins parcouru 105 km, soit 5 km de plus que le record établi par le robot voilier Iboat II (2,4 mètres) de l'institut supérieur de l'Aéronautique et de l'espace de Toulouse.

Vaimos, outil de surveillance des mers

Vaimos embarque de nombreux capteurs pouvant effectuer des mesures fines et continues (température, salinité, turbidité et chlorophylle) à 10 cm et 1 m sous la surface de l'eau. « Le voilier perturbe peu son environnement. Les mesures sont plus précises que ce que l'on obtient avec un navire de 80 mètres. Par ailleurs, ces navires effectuent leurs prélèvements à environ 2 m. Ils ne caractérisent pas l'interface eau-atmosphère, même si c'est proche de la surface. »

Vaimos mesure 3,65 mètres de long et pèse 300 kg. Il peut atteindre une vitesse comprise entre 3 et 6 nœuds (soit 5 à 11 km/h). © Patrick Rousseaux, Ifremer

Le drone complète le travail des satellites. « Notre voilier serait capable d'effectuer des mesures en simultané sur certaines zones. Les données acquises pourraient être utilisées pour recalibrer des satellites et comprendre les défauts de certaines de leurs données (ils pourraient être causés par des processus biologiques mais ce n'est vérifiable que sur le terrain). »

Un voilier robotisé présente de nombreux avantages par rapport aux méthodes de prélèvements actuelles. « Les bouées ancrées font des mesures ponctuelles. Leur mise en place est lourde et onéreuse. Les bouées dérivantes ne sont pas contrôlées. Elles perdent leur intérêt en sortant passivement des zones d'études. Les bateaux océanographiques restent peu de temps sur site pour un coût très élevé, nous explique Olivier Ménage, notre voilier pourrait être envoyé dans des zones reculées, comme aux abords du Groenland, faire de la surveillance pendant de longues périodes puis revenir, le tout pour un coût largement moindre. »

Quel avenir pour le prototype ?

Le prototype actuel doit encore évoluer pour mieux affronter la haute mer. Il pourrait également être équipé d'un système AIS lui permettant de percevoir son environnement et d'éviter d'éventuels obstacles.

Les futurs bateaux ne seront pas forcement de plus grandes tailles. « Nous allons rassembler un comité avec tous les scientifiques potentiellement intéressés. L'objectif sera de définir le bateau du futur. Certains les voient petits et nombreux, pour faire de la surveillance de zone en meute. D'autres envisagent plutôt une énorme embarcation avec une grande autonomie et de multiples capteurs. Ce sont des choses différentes. Nous ne savons pas encore vers quoi nous allons nous orienter. »

Les évolutions du projet devraient être connues en 2012. Le travail de l'équipe animée par Olivier Ménage sera suivi par Futura-Sciences avec attention. 

La réalisation de ce projet a été rendue possible grâce à des collaborations établies entre le Laboratoire de physique des océans (LPO), l'équipe robotique ENSTA Bretagne et l'unité Recherche et développements technologiques, service Électronique informatique et mesures in situ (RDT/EIM) de l'Ifremer.