GLIDER : l'interview. A l'origine...

Transcription

1 Quelques réponses aux questions que se sont posées les élèves du club de St Martin de Crau. Nous remercions Alexis Chaigneau de l'ird ainsi que Pierre Testor (CNRS-LOCEAN) et Laurent Bèguery (Division technique de l'insu/cnrs) pour leur participation à cette interview. A l'origine... GLIDER : l'interview Depuis combien de temps le glider existe-t-il? Qui en a eu l idée? L'idée remonte aux années C'est le célèbre océanographe Henry Stommel qui a présenté le premier ce concept en Conçu par Douglas C. Webb et soutenu par Henry Stommel et d'autres, la classe des planeurs Slocum est nommée d'après Joshua Slocum, le premier homme à lui seul le tour du monde. Pourquoi avez-vous choisi le nom de «glider»? Glider veut dire planeur en anglais. Le planeur sous-marin (sa dénomination en français) n ayant pas de propulsion mécanique propre (pas d hélice) et avançant uniquement en changeant sa flottabilité et en ayant un «angle d attaque», il peut être facilement comparé à un planeur aérien. Le nom francophone générique «hydro planeur» a été proposé mais ne s est pas imposé. En quoi le glider est-il une avancée scientifique importante? C est l un des premiers instruments qui peut être commandé à distance depuis l'autre bout de la Terre. Il permet d acquérir des paramètres océanographiques (température, salinité, oxygène, chlorophylle, turbidité, etc.) avec une résolution spatiale inégalée (tous les km pour un profil jusqu à 200m de profondeur, et tous les 5km pour un profil à 1000m de profondeur) par d autres instruments d océanographie. Il permet donc d étudier des processus de petites échelles inobservés jusque là. Son prix d opération est très bas, comparé à un navire océanographique. Combien de temps faut-il pour construire un glider? L entreprise Webb est capable de produire 3 gliders par mois environ. Les autres entreprises ont besoin de plus de temps. Cependant la chaine de production, depuis l entrée d usine à sa sortie, à une durée de 6 mois.

2 Comment ça marche? Comment un glider se recharge-t-il? Le glider contient un pack de piles (au lithium). Il existe des packs rechargeables, mais son autonomie diminue à 3 semaines, ou des packs non rechargeables. Dans notre cas, nous utilisons des piles non rechargeables. Quelle est l autonomie d un glider? Il consomme 2 Watts (=2 petites ampoules de guirlande électrique) ce qui lui permet de pouvoir rester 6-8 semaines dans l eau. Le temps dépendra aussi des opérations qu il doit effectuer (plus ou moins profond, plus ou moins de communication et de transferts de fichiers, plus ou moins de capteurs allumés, etc.). Le record mondial d'autonomie avec un glider est aujourd'hui de 9 mois. Quelles sont les parties les plus importantes du glider? Toutes les parties sont importantes, mais peut-être que la queue, qui contient l'ensemble des systèmes de communication, est la plus cruciale. Sans elle, le glider ne peut plus se positionner et ne peut plus communiquer avec les glidermen à terre ; il est donc perdu. La queue contient également le gouvernail qui permet au glider de s orienter. Le glider peut-il aller en profondeur et se recharger automatiquement? Il peut être équipé d'un moteur thermique qui utilise les différences de température entre la couche de surface et les eaux profondes pour faire circuler de l'huile et récupérer cette énergie. Des "docks" sous-marins où un glider pourrait venir se recharger par induction sont en développement. Il existe aussi des modèles de glider de surface (tout récent) qui utilise l énergie des vagues et l énergie solaire pour se recharger, mais ne mesurent que les paramètre à la surface de l océan. Pourquoi le glider a-t-il une forme d avion? La forme d avion est optimale pour avoir une meilleure «glisse» et de meilleures trajectoires dans l eau. C est à priori la forme la plus adéquate en matière d hydrodynamisme. On notera que les sous-marins classiques (ainsi que les torpilles!) ont une forme similaire. Le glider est un planeur, tout comme ceux qui volent dans les airs, il a besoin d une portance qui est améliorée par les ailes. De quoi un glider est-il constitué (composants, matières)? Les coques sont essentiellement en aluminium ou en carbone. Il y a aussi beaucoup de plastique pour éviter les problèmes de corrosion. A l'intérieur, on trouve des composants électroniques (plastique, cuivre, etc...), des petits moteurs (acier, laiton) et des piles (alcaline ou lithium) Que recherche le glider précisément? Le glider est un véhicule, il se déplace donc suivant la demande de son pilote. La charge utile est l ensemble des capteurs embarqués sur le glider. Ce sont eux qui

3 définissent ce que cherche le planeur. Dans la liste il y a par exemple la Température, salinité, taux d oxygène, chlorophylle A, etc. Il cherche donc à collecter des mesures océanographiques sous la surface des océans. Il est nécessaire pou cela d'envoyer des sondes sous l'eau car les satellites, qui sont aussi utiliser pour l étude des océans et du climat, ne peuvent pas «voir» sous la surface océanique. Les gliders participent à un effort international à l'échelle globale pour collecter ce genre de données profondes permettant de mieux comprendre le rôle de l'océan dans le climat et de prédire son évolution physique et biogéochimique. Quels sont les risques? Est-il facile à manipuler? Est-il fragile? De par sa taille et son poids (1.80m de long et 50kg), le glider est très facile à manipuler, pour le mettre à l eau et l en sortir. La partie la plus complexe est sans doute son pilotage qui nécessite de connaître «le langage» du glider (équivalent à un langage informatique) afin de lui faire comprendre les ordres souhaités. Le planeur sous-marin est effectivement fragile et est vulnérable surtout lorsqu'il se trouve en surface (choc avec un bateau, filets de pêche, etc.). Les 2 plus gros risques sont une perte de communication (notamment par rupture de la queue) et une entrée d eau dans le glider qui le ferait couler à jamais. Le glider peut-il être détérioré par la pression? Par le sel? La pression peut effectivement faire imploser le glider et endommager les capteurs. Il existe 2 modèles : le modèle «peu profond» qui ne peut aller qu à 200m de profondeur, et le modèle dit «profond» atteignant 1000 m de profondeur. Le sel n abime que très peu le planeur qui est essentiellement constitué de matériaux non corrosifs. Quelles sont les pannes les plus fréquentes? Les pannes de certains capteurs scientifiques sont relativement fréquentes. Il peut aussi arriver un blocage du gouvernail (il ne peut plus s orienter et suivre sa trajectoire), une perte d une aile (difficulté pour manoeuvrer) et les pannes les plus graves étant donc une rupture de la queue et une entrée d eau dans le glider (perte de communication subite). Les animaux marins peuvent-ils être perturbés par l activité du glider? Arrive-t-il qu il y ait des chocs entre eux? Les animaux ne sont pas perturbés car le glider ne fait que très peu de bruit et n'émet aucune substance chimique. Sa couleur et sa taille pourraient effrayer les plus petits animaux! De plus il est très lent dans l eau (environ cm par seconde) et ne peut donc pas faire de mal.

4 Ce sont plutôt les animaux qui peuvent perturber le planeur : attaques ou chocs avec de gros mammifères, un rémora qui se colle sur le planeur et par son poids qui le fait couler, etc. Est-ce que la météo influe sur la transmission des données? La bonne transmission des données est effectivement sujette à la météo et notamment à l état de la mer. Afin de transmettre les données, le planeur doit avoir sa queue complètement hors de l eau. Il n est pas rare qu une mer trop agitée perturbe les connections entre le planeur et les satellites. Au bout de plusieurs essais de transmission le planeur abandonne et repart pour une plongée avant de réessayer quelques heures plus tard. Les Perspectives... Le glider pourrait-il prendre des mesures à la surface de l eau? Oui, si ces capteurs sont submergés, il peut collecter différents paramètres à la surface. De nouveaux prototypes équipés de sondeurs acoustiques permettent également de mesurer les précipitations et l intensité des vents à la surface de l océan. Un glider peut-il être miniaturisé? Si oui, pourra-t-il transférer autant de données? Le planeur sous-marin pourrait tout à fait être miniaturisé. Mais plus il est petit (et léger), plus il sera vulnérable aux courants avec lesquels ils dérivent. Il faut donc qu il est un certain poids pour pouvoir lutter contre ces courants et atteindre les objectifs et trajectoires voulus. De même on pourrait considérer des gliders plus grands (et plus rapides) mais leur taille est un compromis. Une contrainte importante est qu'il soit de taille suffisamment réduite pour pouvoir être manipulé par 2 personnes. Peut-on faire un glider aérien? Oui, il s agit d un planeur aérien! Les drones, utilisés par l armée, sont aussi des avions pilotés à distance. Différents modèles réduits d avions et hélicoptères commandés à distance sont aussi utilisés en recherche scientifique. Un gliderman peut-il être remplacé par un robot? Oui et c'est souhaitable dans la mesure du possible. C'est dans cette direction que les développements technologiques se tournent. Il s'agit maintenant de permettre à un gliderman de piloter des flottilles de gliders et bientôt, des flottes plus importantes. Nous sommes en train de développer des algorithmes de pilotage pour faciliter la

5 tache des pilotes. Nous parlons de pilotage «semi-automatique» car à ce stade la présence d un pilote reste indispensable Quel est l avenir du Glider? Plusieurs gliders! Un effort doit aussi être entrepris pour améliorer son autonomie, sa résistance, ainsi que le nombre de capteurs embarqués. De nouveaux capteurs sont aussi en cours de développement afin de pouvoir être intégrés sur les planeurs sous-marins (sonars pour étudier les animaux, caméras, réservoirs pour récupérer des sédiments, etc.)