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Un sous-marin... pour l’espace

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Une équipe de chercheurs suédois vient de concevoir un sous-marin miniaturisé capable d'explorer des cavités inaccessibles non seulement sur Terre mais aussi sur d'autres planètes.

Prototype captif réalisé par l’ÅSTC, équipé d’un sonar. En médaillon : première mesure reçue de la sonde. Crédit : ÅSTC

Les vastes étendues d'eau renfermées sous les calottes polaires ou les glaciers peuvent, par leur absence de contact et de contamination avec le reste de l'environnement, nous renseigner non seulement sur le passé de notre planète, mais aussi sur son évolution future. En quelque sorte verrouillés sur l'époque de leur isolement, ces systèmes en vase clos peuvent en effet nous fournir de nombreux indices quant aux stades d'évolution successifs en ces âges reculés, et nous éclairer sur la manière dont la nature arrive à contrer différents accidents climatiques, tels les réchauffements.

Afin d'étudier ces profondeurs glacées, une équipe de scientifiques dirigée par Jonas Jonsson, de l'Ångström Space Technology Centre (ÅSTC) de l'Université d'Uppsala (Suède) a conçu un sous-marin miniaturisé capable de se faufiler sous la glace au départ d'un simple trou de forage.

Sous-marin miniature en cours d’exploration (vue d’artiste). Crédit: ÅSTC, Uppsala University

Déjà, les scientifiques, dans le domaine pétrolier notamment mais aussi dans l'exploration d'épaves, utilisent des sous-marins télécommandés : les ROV (Remotely Operated Vehicles). Mais ces engins ci ne sont pas miniaturisés, simplement parce que ce n'est pour l'instant nécessaire. Et même si certains ont déjà été utilisés pour explorer la couche d'eau située juste sous la glace, arctique notamment, aucun n'était assez compact pour se faufiler ainsi sur plusieurs kilomètres.

Une nouvelle génération de sous-marins

En réponse à l'intérêt croissant pour ce domaine de recherche, comme l’exploration du lac sous-glaciaire Vostok, ou dans le plus grand trou d'eau douce du monde, Johnson et ses collègues ont développé un nouveau modèle, on pourrait dire une nouvelle génération de sous-marin d'exploration. Long de 20 cm, mais surtout de 5 cm seulement de section, ce petit véhicule automatique occupe moins de place que deux canettes de soda mises bout à bout. Il se montre pourtant d'une efficacité redoutable.

Ce petit appareil, facilement transportable à la main, peut être acheminé sur place par hélicoptère ou par motoneige et introduit dans un puits de forage ou une crevasse naturelle. Le prototype sur lequel l'équipe de Johnson travaille actuellement, et qui sera bientôt achevé, comprendra un système de propulsion à hélice et une caméra. Les premiers essais seront effectués d'ici quelques mois dans un bassin en laboratoire, avant de passer sur le terrain. Ou plutôt sous la glace...

La prochaine phase consistera à ajouter divers capteurs de pression et température, et à équiper le mini sous-marin d'une liaison en fibre optique afin de transmettre ses données en temps réel. L'avantage de la liaison optique est qu'elle autorise à la fois une plus grande finesse et une plus grande souplesse que les câbles électriques, mais surtout un débit beaucoup plus important et une meilleure transmission du signal avec moins de pertes, donc une plus grande distance.

Un sous-marin très évolutif

Par la suite, il est prévu d'équiper ce mini explorateur de capteurs chimiques destinés à détecter les évents hydrothermiques autour desquels la vie peut prendre refuge, même à de très grandes profondeurs.

Une des principales difficultés rencontrées est liée aux énormes pressions régnant aux profondeurs où l'appareil sera appelé à évoluer. La solution d'une coque renforcée n'est pas applicable, car l'excédent de masse de l'engin contraindrait à l'équiper d'un moteur plus puissant, donc à embarquer une plus grande réserve d'énergie si l'on veut conserver son autonomie. Les chercheurs semblent avoir résolu cet écueil en remplissant le petit véhicule non d'air, mais d'un liquide incompressible qui compenserait la pression exercée sur ses parois.

Mais ce n'est pas tout, et le dispositif pourrait aussi être adapté à l'exploration d'autres mondes, comme le satellite de Jupiter, Europa, sous la surface duquel les scientifiques pensent avoir mis en évidence la présence d'une vaste étendue d'eau liquide. La recherche de la vie dans ce milieu intéresse bien entendu les chercheurs du monde entier, et la Nasa, entre autres, a déjà établi divers projets d'exploration.

Cependant si le concept reste valable dans ses grandes lignes pour l'exploration de ces océans extraterrestres, plusieurs modifications structurelles s'avèrent nécessaires, notamment en raison de la température (la surface d'Europa ne dépassant pas les -160°C), ainsi que de l'acidité vraisemblablement élevée de ses océans.

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