Fabien Cousteau a une vision de la façon dont les humains peuvent vivre et travailler dans l'océan. Il imagine que des séjours à long terme sous les vagues pourraient être rendus possibles grâce à la construction d'habitats sous-marins, qui ressembleraient à des maisons, par opposition à de simples bulles scellées ressemblant à des sous-marins.
Ces habitats auraient une cuisine, une cuisine, un espace de travail et des dortoirs, décrit-il. Et bien sûr, il y aurait des fenêtres, ou hublots, sur le monde extérieur, et une porte d'entrée sous la forme d'une piscine lunaire qui sera en fait au bas de la maison. Cela permettrait un accès facile à l'intérieur et à l'extérieur de l'installation.
Le projet, appelé Proteus, serait un analogue marin de la Station spatiale internationale et accueillerait principalement des aquanautes, l'équivalent d'un astronaute dans l'océan. C'est une idée qui bouillonne depuis quelques temps déjà. Mais cela pourrait commencer à prendre forme assez rapidement. Proteus Ocean Group, une société privée qui exploiterait et dirigerait Proteus, a récemment signé un contrat d'ingénierie, d'approvisionnement et de construction (EPC) avec une entreprise spécialisée dans la création de navires hyperbares et sous pression dans l'environnement océanique. Une grande partie de ce que Proteus fait en termes de technologie qu'ils explorent est similaire à la technologie spatiale.
La première unité sera installée au large de Curaçao, une île au nord du Venezuela, dans une zone marine protégée d'environ 60 pieds de profondeur. L'équipe est à la recherche d'emplacements supplémentaires à travers l'Europe et les États-Unis pour de futures stations. Son objectif est d'en créer un réseau. Ils ont déjà terminé la cartographie 3D du fond marin autour de la zone générale où Proteus sera situé.
«Nous avons fait notre cartographie benthique 3D, ce qui n'était pas une mince affaire pendant COVID. Nous avons déjà partagé les cartes avec Carmabi et le gouvernement de Curaçao », explique Cousteau, le petit-fils de l'explorateur océanique Jacques Cousteau. Ils commenceront leur phase de conception technique initiale en avril et pré-construiront les pièces fin 2022 ou début 2023. Si tout se passe comme prévu, Proteus, avec une station satellite connectée en eau profonde, devrait être installé sous l'eau d'ici fin 2025. Une station de contrôle de mission terrestre sera construite en parallèle.
Pour comprendre comment une installation comme celle-ci pourrait être utile aux chercheurs qui pourraient un jour y vivre, il est utile de comprendre ce qui la sépare de la technologie océanique traditionnelle, comme un sous-marin. "C'est très différent d'un sous-marin. Un sous-marin est une bulle. Proteus et la station d'eau profonde ne seront techniquement pas des récipients sous pression », déclare Cousteau. « La pression ambiante à l'intérieur sera la même que la pression à l'extérieur. Un récipient sous pression, c'est quand vous avez un différentiel de pression à l'intérieur par rapport à l'extérieur.
Il compare cela à prendre une tasse, à l'inverser et à la plonger dans l'eau. Une bulle d'air se formerait à l'intérieur et l'eau n'entrerait pas dans la bulle car les pressions à l'intérieur et à l'extérieur de la tasse sont à l'équilibre. Cela serait utile pour les explorateurs qui y vivent car ils n'ont pas besoin de s'adapter et de se réadapter aux différentes pressions à l'intérieur et à l'extérieur de Proteus lorsqu'ils le quittent pour plonger.
Ce que Proteus propose n'est pas une idée nouvelle. En fait, le grand-père de Cousteau a été l'un des premiers pionniers des habitats sous-marins dans les années 1960. Le musée d'histoire de la plongée estime que plus de 60 habitats du fond marin ont été construits, bien que la plupart aient été abandonnés ou se soient délabrés. Le dernier debout est Aquarius, situé dans les Florida Keys à une profondeur de 60 pieds, qui est toujours utilisé pour former des astronautes et accueillir des missions de recherche. En 2014, Fabien Cousteau séjourne 31 jours à la base récifale et partage avec PopSci une vision intérieure de la vie sous les vagues. .
À l'origine, Aquarius était un projet conjoint entre la NOAA et l'US Navy. Mais depuis sa mise en place en 1986, il a été transmis à la Florida International University. Aquarius se compose d'un système en trois parties :un habitat contenant le laboratoire et les espaces de vie, une bouée de survie qui relaie l'air et les communications de l'habitat au rivage, et une plaque de base de 120 tonnes qui pèse l'habitat sur le fond marin. Au-delà de ses instruments scientifiques, le laboratoire dispose d'ordinateurs en réseau, d'Internet, de téléphones, de radios et d'équipements de vidéoconférence.
"Un laboratoire sous-marin nous donne la possibilité de rester sous l'eau pendant de longues périodes", explique Cousteau. Cela permet aux chercheurs de collecter des données 24 heures sur 24. De plus, ajoute-t-il, "Vous apprenez à saturer."
Un plongeur régulier qui descend à une profondeur de 60 pieds ne peut rester sous l'eau qu'une heure environ. Parce que des changements rapides de pression peuvent provoquer la formation de bulles en expansion dans les gaz dissous dans le corps qui peuvent obstruer la circulation sanguine ou causer d'autres problèmes médicaux, s'ils surviennent trop rapidement, cela peut provoquer ce que l'on appelle les courbures. C'est aussi pourquoi les plongeurs doivent attendre jusqu'à un jour après leur dernière plongée avant de pouvoir embarquer.
La saturation en profondeur permet au corps de s'acclimater aux multiples atmosphères de pression (60 pieds correspondent à trois atmosphères de pression, soit trois fois la pression à la surface, et les habitants de l'installation ressentiraient cette nouvelle pression tout le temps) et rester sous l'eau pendant de plus longues périodes. Lorsque les plongeurs sont prêts à remonter, ils subissent un processus de décompression où la pression autour d'eux est progressivement ramenée à la pression terrestre afin que les gaz puissent quitter leur corps en toute sécurité.
"Nous avons plongé 8 à 12 heures par jour et par personne pendant la [mission 2014 sur Aquarius] à cause du temps passé au fond de la mer", explique Cousteau. "Nous avons pu faire trois ans de recherche scientifique en 31 jours, contrairement à un navire stationné à la surface avec des plongeurs qui descendent."
Mais Aquarius a 35 ans. "C'est un dinosaure. Et c'est très limité dans l'espace », explique Cousteau. "Je plaisante avec mes collègues new-yorkais en disant que c'est comme vivre dans un studio avec cinq colocataires." L'intérieur d'Aquarius totalise 400 pieds carrés et la capacité est de 6 occupants. Il prévoit que Proteus sera d'environ 4 000 pieds carrés, avec de la place pour accueillir environ 12 résidents.
Cousteau souhaite également ajouter de nouvelles fonctionnalités, comme une station d'accueil ou un hangar sous-marin, "semblable au garage de quelqu'un avec une voiture, afin que nous puissions utiliser cet outil pour aller dans des endroits qui ne sont pas pragmatiques comme les aquanautes", dit-il. Le garage pourrait également être utilisé pour déployer des véhicules sous-marins autonomes qui sortent et collectent des données dans les Caraïbes. Ensuite, ils peuvent revenir chez Proteus pour être réparés et télécharger leurs données.
Comme l'ISS, Proteus serait modulaire, espère Cousteau, ce qui signifie qu'il pourrait être démonté comme un ensemble Lego et réassemblé avec des composants technologiques améliorés au fil du temps. (Bien que contrairement à l'ISS, ce ne serait pas une installation scellée.)
"Nous serons en mesure de répondre aux demandes futures, avec des technologies qui continuent d'évoluer", a déclaré Cousteau. "Vous pouvez continuer à mettre à niveau l'infrastructure interne ainsi que certaines des superstructures externes."
Curaçao est sur un mont sous-marin. La topographie sous-marine a une pente moyenne de 45 degrés. Si l'emplacement est parfait, il pourrait offrir à Proteus un accès facile à un large éventail d'écosystèmes, allant des récifs coralliens au sommet de la zone crépusculaire. « Nous voulons un endroit propice à la recherche mais, en termes d'ingénierie, ce n'est pas trop compliqué. Et nous voulons être à proximité de l'endroit où se trouvera le contrôle de la mission », explique Cousteau. "Nous travaillons avec le gouvernement de Curaçao et Carmabi, le gestionnaire de l'aire marine protégée, pour pouvoir localiser l'emplacement."
Les principaux composants emprunteront aux technologies éprouvées des habitats passés. Il y aura des laboratoires humides, des chambres de décompression sous pression (pour préparer les aquanautes au resurfaçage), un studio de diffusion, un jardin hydroponique, un espace de couchage plus grand et un ombilical reliant Proteus à une station de contrôle de mission sur terre et à un habitat satellite plus profond, situé à environ 230 pieds sous la surface.
L'habitat satellite sera un environnement d'héliox, ce qui signifie que le gaz respiratoire est un mélange d'hélium et d'oxygène. Les plongeurs ont besoin d'une formation spéciale pour ces conditions, et Cousteau préparera un équipement de plongée plus performant et un système de chauffage pour cet habitat. "Pour les missions spéciales, cela sera disponible pour des groupes plus petits pour faire [un] type de recherche beaucoup plus approfondi", explique Cousteau. "Gardez à l'esprit que si vous êtes saturé à 3 [atmosphères de pression], vous pouvez descendre à 70 mètres pendant 2 heures sans aucune obligation de décompression avant de retourner à Proteus."
L'installation de contrôle de mission sur terre abritera des infrastructures telles que des laboratoires secs et des salles d'évaluation de la santé, ainsi que l'ombilical vers Proteus qui peut fournir directement des capacités de diffusion 16k, plus l'alimentation, le système de refroidissement, le système de survie, l'eau douce et l'air respirable. En guise de sauvegarde, Proteus disposera de systèmes secondaires sous l'eau qui pourront le maintenir pendant quelques semaines au cas où l'ombilical serait sectionné. Le contrôle de mission sera en mesure de fournir le soutien de surface, par le biais de bateaux, d'AUV et de sous-marins, qui feront la navette entre la terre et Proteus.
Un autre problème clé est la nourriture et les autres commodités. La chimie fonctionne différemment à trois atmosphères. Même le savon peut être toxique à cette pression, dit-il. Ajoutez à cela le fait que parce qu'il y a de l'oxygène dans l'air respirable sous pression, il ne peut y avoir de flammes nues pour la cuisson ou toute autre source de chaleur qui peut s'enflammer. C'est là que Proteus peut emprunter des innovations et des solutions à la technologie spatiale.
Proteus abritera une gamme d'équipements de plongée pouvant permettre aux chercheurs de mener des expériences telles que l'élevage sélectif de familles de coraux, l'observation de problèmes liés au changement climatique ou de conditions météorologiques, le déploiement de réseaux de capteurs pour compter les concentrations de microplastiques dans la colonne d'eau en temps réel. temps, examiner une nouvelle espèce ou analyser la composition chimique d'échantillons sur place, le tout dans le laboratoire sous-marin sans avoir à le transporter sur de longues distances.
Cousteau vise à ce que Proteus soit alimenté par des énergies renouvelables. "J'aimerais pouvoir examiner d'autres sources de production d'énergie de base [en dehors de l'éolien et du solaire]", note-t-il. "Par exemple, la conversion de l'énergie thermique des océans, qui est une technologie éprouvée mais qui n'a été mise en œuvre dans aucun grand format."
Mirjam Fürth, professeur d'ingénierie océanique à la Texas A&M University, ne doute pas que Proteus sera en mesure de faire ce qu'il propose d'ici à ce qu'il règle ses finances. (Ce ne sera pas bon marché :Forbes met le prix de la construction de Proteus à 135 millions de dollars. Proteus reçoit des financements privés ainsi que des financements de l'association à but non lucratif de Fabien Cousteau, The Fabien Cousteau Ocean Learning Center).
Mais elle souligne qu'il pourrait y avoir certains défis techniques liés à la mise à l'échelle qui doivent encore être soumis à des tests de résistance. Ce problème se résume à la simple question de savoir comment ils prévoient de faire entrer et sortir des objets de leur maison sous-marine. Par exemple, le sous-marin qu'ils projettent est-il censé entrer par un bassin lunaire géant ou par un sas ? Et comment la nourriture et les autres fournitures seront-elles livrées aux occupants ?
"Je pense que c'est pourquoi nous n'avons pas vu [d'habitats sous-marins] à grande échelle. Parce que beaucoup de ces choses ne sont pas linéaires lorsque vous augmentez la complexité », déclare Fürth. "Construire quelque chose à une profondeur de 60 pieds n'est pas complexe, mais avoir un grand groupe de personnes qui y vivent pendant une période prolongée, dont certains ne sont peut-être pas des experts - c'est ce que nous n'avons jamais vu auparavant et c'est la chose difficile auxquels ils vont devoir s'attaquer.
Les autres facteurs qui doivent être pris en compte comprennent les dommages possibles causés par les ouragans et l'activité sismique sous-marine, ajoute-t-elle. (La bouée de survie d'Aquarius a été endommagée par l'ouragan Irma en 2017). Avoir un ombilical, par opposition à une bouée, pourrait être «beaucoup plus sûr par mauvais temps», dit-elle, bien que cela puisse coûter plus cher.
Cependant, malgré ces considérations, Fürth pense que les matériaux et la technologie qui peuvent permettre à Proteus de prendre forme sont disponibles depuis un certain temps maintenant. Et ce n'est pas la seule entreprise intéressée par un tel projet. Un projet distinct, appelé SeaOrbital, a également travaillé sur un laboratoire de vaisseau spatial flottant dans l'océan. Le principal obstacle à ces entreprises a été le coût.
"C'est pourquoi je pense que cela se produit maintenant", dit-elle, alors qu'ils peuvent capitaliser sur cette nouvelle ère d'exploration et la montée de l'économie bleue. L'"économie bleue" est un terme qui résume l'intérêt croissant pour l'aquaculture (algues, crustacés, etc.), les convertisseurs d'énergie houlomotrice et éolienne, et la technologie de dessalement.
"La technologie des robots a définitivement fait un bond au cours de la dernière décennie et certainement au cours des deux dernières années pour les applications marines", ajoute-t-elle. "Et le coût a considérablement diminué."
"Cette poussée de l'économie bleue a fait comprendre aux gens qu'il pourrait y avoir autre chose ici que la pêche traditionnelle. Je pense que cela en fait partie », déclare Fürth. Et dans cette nouvelle ère d'exploration, visiter un monde étranger sous la mer, plutôt que dans l'espace, "est quelque chose de plus accessible pour les gens".
