L’enjeu de l’exploration sous-marine et l’apport de la robotique

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L’enjeu de l’exploration sous-marine et l’apport de la robotique

« Les Expéditions Gombessa visent à témoigner grâce à des méthodes de plongée innovantes, des mystères inaccessibles du monde sous-marin au travers d’un travail photographique naturaliste, de protocoles scientifiques et de documentaires. »[1].

Photographie prise à l’issue de la mission Gombessa 3 – record de plongée polaire en temps et profondeur sur 75 jours d’expédition en mer Terre Adélie, Antarctique
Photographie prise à l’issue de la mission Gombessa 4 – 55 jours d’expédition – 3000 heures de plongée cumulées sur 4 ans – 85000 déclenchements photographiques dans la passe de Fakarava
Photographie prise à l’issue de la mission Gombessa 5 – 28 jours à saturation – 400 heures d’immersion entre 60 et 144 m de profondeur en mer Méditerranée

La complexité de l’exploration profonde et/ou longue en milieu sous-marin limite sa découverte. C’est pourquoi les robots sous-marins suscitent de plus en plus d’intérêt. La populaire étude de l’industrie mondiale de la robotique sous-marine a publié son rapport en octobre 2022 [2]. Il en ressort que le marché de la robotique sous-marine est important (1.4 milliard de dollars US en 2020 pour les États-Unis) avec une hausse prévisionnelle mondiale de 15 % d’ici 7 ans. Il est principalement constitué de véhicules télécommandés (ROV – Remotely Operated Vehicles), souvent reliés par un câble à la surface et pouvant être piloté à distance sur différentes profondeurs. Ces derniers peuvent être utilisés dans diverses secteurs comme le pétrole et le gaz, l’armée et la défense, et la recherche scientifique. La plupart du temps, ils sont équipés de caméras, de capteurs et ont la capacité de prélever des échantillons.

Diverses formes de Véhicules télécommandés sous-marins :

         On voit dans le commerce de plus en plus de robots bio inspirés. Ces derniers peuvent être doté de mouvements type marche, mage, glisse et peuvent également se synchroniser entre eux.

         On peut illustrer ses propos par un exemple issu du journal ‘Nature’, de septembre 2022 [3], dans lequel est décrit notamment le projet de Radhika Nagpal. Ce dernier a mis en place une collectivité d’une dizaine de petits poissons robotisés (Bleubot), équipés de LED bleues afin que les autres robots puissent les repérer sous l’eau. Leur programmation est telle qu’ils sont amenés à synchroniser leur nage lorsqu’un autre Bleubot est à proximité.

Credit: Berlinger, F. et al. Sci. Robot. 6, eabd8668 (2021)

Cependant, M. Nagpal espère pouvoir construire, par la suite, des collectifs plus grands aux comportements plus complexes. Ce type de projet pourrait permettre de localiser et d’enregistrer des données sur les récifs coralliens ainsi que sur les populations de poissons.

D’autres exemples de robots bio inspirés sont disponibles sur la page internet : https://www.nature.com/articles/d41586-022-03014-x.

Des avancées nécessaires pour la recherche :

         L’étude des organismes marins, quels qu’ils soient, nécessite une bonne compréhension de leur mode de vie afin de pouvoir comprendre leurs sensibilités et de pouvoir établir des plans pour les protéger. Pour cela, il est nécessaire de les observer dans leur habitat naturel et suivre les variations de celui-ci. De nombreux capteurs, traceurs, récepteurs et autres systèmes sont mis en place dans le milieu marin afin de monitorer les individus et leur milieu. En septembre 2022, des ingénieurs du MIT ont mis au point une caméra sous-marine fonctionnant sans fils et sans batterie, capable de récolter de l’énergie par elle-même tout en consommant très peu [4]. Le système peut prendre des photos en couleur d’objets immergés éloignés, même dans l’obscurité, et transmettre les données sans fil pour une surveillance en temps réel des environnements sous-marins, facilitant ainsi la découverte de nouvelles espèces rares ou la surveillance des courants océaniques, de la pollution ou des opérations commerciales et militaires.

Un exemple d’application de ce type de systèmes est détaillé dans l’article suivant : https://phys.org/news/2022-10-video-surveys-sea-snake-species.html. En Australie, les eaux peu profondes et chaudes du parc marin d’Ashmore Reef étaient autrefois un refuge pour diverses espèces de serpents de mer. Cependant, depuis plus d’une décennie avant l’étude, cinq espèces de serpents n’était plus aperçus. L’étude de 288h de séquences vidéo réalisées entre 2014, 2016 et 2021, filmées en véhicule télécommandé ont permis de recenser quatre-vingts serpents de mer de sept espèces différentes, dont des qui étaient supposé éteintes localement (Photographie du Aipysurus duboisii ci-dessous) [5].

Serpent de mer. Crédit : Schmit Ocean Institut

Sources :

[1] : Expéditions Gombessa –  https://gombessa-expeditions.com/

[2] : Global Underwater Robotics Industry – Octobre 2022 – https://www.reportlinker.com/p06033196/Global-Underwater-Robotics-Industry.html?utm_source=GNW

[3] : Bioinspired robots can walk, swim, slither and fly – Septembre 2022 – https://www.nature.com/articles/d41586-022-03014-x

[4] : This underwater camera operates wirelessly without batteries – Septembre 2022  https://arstechnica.com/science/2022/09/this-underwater-camera-operates-wirelessly-without-batteries

[5] : Video surveys show sea snake species hiding in the deep at Ashmore Reef – Octobre 2022 https://phys.org/news/2022-10-video-surveys-sea-snake-species.html