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sous-marin

Écorché d'un bathyscaphe
Écorché d'un bathyscaphe

Introduction

La conquête des profondeurs marines est, comme celle de l'espace, une grande aventure technologique de notre temps. Comme l'espace, le milieu marin est hostile à l'homme, qui ne peut s'y maintenir qu'au prix d'une maîtrise croissante des techniques de pénétration et de séjour. Il lui faut aussi développer une logistique de soutien et de contrôle sur terre. Les premières difficultés à vaincre, outre celle de l'atmosphère à recréer dans tout véhicule sous-marin, sont le froid, l'obscurité et la complexité des communications. Un autre obstacle est constitué par la pression hydrostatique, qui augmente d'environ une atmosphère tous les dix mètres. En outre, l'eau n'étant pas incompressible, sa densité augmente avec la profondeur, faisant varier en proportion la poussée d'Archimède. En dépit de tous ces obstacles – et peut-être à cause d'eux –, la plongée a tenté aventuriers et inventeurs, de l'antique cloche à plongeur aux premiers sous-marins et aux scaphandres expérimentés à la fin du xviiie s. Le pas décisif devait être franchi par un explorateur de la stratosphère, Auguste Piccard, qui conçut et fit construire le premier bathyscaphe. Avant même que l'exploration du sixième continent ne soit achevée, son exploitation industrielle a commencé. La recherche du pétrole sous-marin a accéléré la mise au point d'une série d'engins d'intervention habités ou robotisés. Et c'est encore du fond des mers qu'est venu le bouleversement des données géostratégiques mondiales avec les derniers sous-marins nucléaires lanceurs d'engins, au rayon d'action pratiquement illimité.

Dates clés des sous-marins

DATES CLÉS DES SOUS-MARINS
Vers 325 avant J.-C.Alexandre le Grand serait, selon la légende, l'un des premiers à être descendu dans une cloche à plongeur. Ces engins sont décrits par Aristote.
1775David Bushnell réalise la Tortue, premier sous-marin militaire.
1800Robert Fulton construit et essaie son submersible, le Nautilus,sur le trajet Paris-Le Havre.
1819Augustus Siebe met au point le premier scaphandre à casque.
1864Premier scaphandre autonome, l'aérophore de Benoît Rouquayrol et Auguste Denayrouze.
1888Après le Gymnotede Gustave Zédé, les sous-marins militaires se développent rapidement.
1943Prototype du détendeur Cousteau-Gagnan, qui servira de modèle à de nombreux appareils à respirer.
1960Le bathyscaphe Trieste descend à la profondeur de 10 916 m.
1954Premier sous-marin nucléaire lanceur d'engins le Nautilus(US Navy).
1971Mise en service du premier sous-marin nucléaire lanceur d'engins français, le Redoutable.

 

Du bathyscaphe à Saga

Les aéronautes ont inspiré les océanautes : transposant à la plongée les principes hydrostatiques du ballon atmosphérique, Auguste Piccard conçut, vers 1950, son bathyscaphe. L'habitacle était une sphère en acier beaucoup plus lourde que l'eau, solidaire d'un flotteur rempli d'essence, soumise à la même pression que l'eau de mer environnante, le lest étant constitué de fine grenaille d'acier. Le FNRS 3, version améliorée du premier bathyscaphe, plongea en 1954 jusqu'à −4 050 m au large de Dakar. C'était un record. Piccard fit encore construire le Trieste, qui fut acheté par la marine des États-Unis et descendit en 1960 à 10 916 m dans la fosse des Philippines. L'exploration des grandes profondeurs avait commencé. L'engin français Archimède, mis à l'eau en 1961, descendit en 1962 à une profondeur de plus de 9 500 m dans la fosse des Kouriles.

Les bathyscaphes sont lourds, d'entretien difficile, coûteux à mettre en œuvre ; il fallait des « sous-marins de poche » mobiles, maniables, capables d'exécuter des mesures et des prélèvements. La Soucoupe 350 du commandant Cousteau, transportée par bateau sur le lieu de plongée, fut la première d'une génération d'engins habités, civils et militaires, qui marquèrent les années 1970. L'homme s'était donné les moyens de surprendre la tectonique des plaques, à l'œuvre sur le fond des océans. Ainsi, l'Alvin, construit par les océanographes américains, fit quelques découvertes géophysiques majeures comme celle, en 1977, au large des Galápagos, de la faune vivant autour des sources hydrothermales. C'est encore l'Alvin qui collabora à la récupération de la bombe atomique tombée à la mer près de Palomares. Quelques années plus tôt, en 1972 et 1973, avait eu lieu la grande campagne franco-américaine FAMOUS (French-American Mid-Oceanic Underwater Survey) d'observation directe du volcanisme lié à la dorsale médio-atlantique au moyen des trois engins Archimède, Alvin et Cyana, ce dernier étant l'ultime version de la « soucoupe plongeante » du commandant Cousteau. Au début de 1985, la France lança le Nautile, sous-marin de recherche capable de descendre à 6 000 m et possédant des vitesses de montée et de descente élevées (1 m/s). Pesant 18 t, il peut embarquer trois hommes dans sa sphère en alliage de titane et emporter une charge utile de 280 kg. Depuis sa mise en service, il a participé à de multiples campagnes françaises et internationales d'exploration des grands fonds sous-marins.

Mais, dès le début des années 1980, apparaissait la nécessité d'une génération d'engins maniables, plus indépendants des bâtiments de surface et dotés d'un outillage d'intervention. Le Saga 1, mis au point par l'Institut français de recherche pour l'exploitation de la mer (IFREMER) et la société Comex, est un sous-marin industriel de 304 t. Long de 28 m, haut de 8,75 m, il déplace 565 t en plongée. Six hommes d'équipage tiennent dans son compartiment atmosphérique, et six plongeurs dans son habitacle hyperbare. D'une autonomie de 2 à 3 semaines, il se déplace en plongée à 4 nœuds (7,4 km/h). Lancé le 1er octobre 1987, Saga 1 a plongé pour la première fois en été 1989.

Des hommes, des robots et des engins

Une fois la certitude acquise que l'homme peut vivre longtemps sans danger en état de pressurisation, la plongée s'organisait, dans les années 1960, de la façon suivante : les plongeurs étaient pressurisés dans un caisson de surface, à bord du navire base ; ils entraient dans une tourelle de plongée à même pression et, une fois descendus à l'équilibre de pression hydrostatique, ils quittaient la tourelle pour effectuer leur mission. Ils remontaient en milieu hyperbare pour être décompressés dans le caisson. Cette procédure étant très longue et risquée en cas de mauvais temps, des « maisons sous la mer » furent construites. Précontinent II fut essayé en 1963 en mer Rouge, et Sea Lab en 1965 aux Bermudes. Mais ces demeures marines étaient sédentaires ; elles limitaient le champ d'action des plongeurs. Les recherches s'orientèrent vers le sous-marin porteur de maison sous la mer tandis que continuait la progression vers les basses profondeurs. En 1968, des plongeurs travaillèrent sur des têtes de puits de pétrole sous-marins à −150 m. C'était l'opération Janus I, suivie de Janus II à −250 m, niveau du plateau continental. La course vers les profondeurs continuait. En octobre 1977, Janus IV vit des hommes travailler en pleine mer à −500 m, la durée de décompression nécessaire étant de 12 jours. Le record atteint en simulation à terre fut de 686 m (Duke University, États-Unis, 1981).

Au-delà de ces profondeurs presque inimaginables, la raison commandait de substituer aux hommes des robots sous-marins télécommandés ou automatisés. Un large champ d'activité leur était ouvert. Par exemple, les interventions sur les installations pétrolières bien en dessous des plates-formes fixes. Ils devaient être capables de mettre en œuvre des foreuses de grand fond (−3 000 m), des ligneurs d'oléoducs, de repêcher des objets tombés à la mer, tels que débris d'avions ou de bateaux. Dans les années 1960, le Télénaute de l'Institut français du pétrole, par exemple, était capable d'intervenir jusqu'à −1 000 m. Plus récent, Tom 300 (Comex-Thomson) transportait un détecteur électromagnétique, deux caméras de télévision, un bras manipulateur et il descendait jusqu'à 300 m de profondeur. Victor, enfin, dernier robot mis en œuvre par l'IFREMER, doté d'un équipement scientifique très complet, a effectué ses premières observations en 1998 et pourra descendre jusqu'à −6 000 m. Les robots peuvent être multifonctionnels ou limités à un type d'intervention. Dans ce cas, leur nombre doit être multiplié. Leur limite d'action est celle du cordon ombilical qui les alimente en énergie, leur transmet commandes et instructions et fait passer l'information en retour. Plusieurs dizaines de robots sont déjà en service dans le monde.

La recherche pétrolière sous-marine pose une autre difficulté : le stockage et l'évacuation du pétrole. Dès 1958, Mitchell Engineering (États-Unis) conçut un pétrolier sous-marin de 180 m, déplaçant 50 000 t.

Les sous-marins militaires modernes

Il y a quelques différences de principe entre les bathyscaphes et les sous-marins. Les premiers sont constitués par un petit habitacle rigide incompressible et par un système flotteur qui assure l'équilibre hydrostatique avec la pression ambiante. Les seconds sont constitués par une double coque rigide au profil hydrodynamique de cigare allongé vers l'arrière : tout l'espace interne, de grande dimension, maintenu à la pression de surface, est disponible pour les hommes, les machines et l'armement. Entre les coques interne et externe sont logés des réservoirs, ou ballasts, qui peuvent être remplis sur commande d'eau de mer ou d'air comprimé. Pour la plongée, les soupapes inférieures et supérieures sont ouvertes : l'air s'échappe par le haut, l'eau de mer entre par le bas : devenu plus lourd, le sous-marin plonge. Pour la remontée, de l'air comprimé est envoyé dans le haut des ballasts, il chasse l'eau de mer par les soupapes inférieures ; devenu plus léger, le sous-marin remonte. Le lancement d'une torpille ou d'un missile provoque une perte de poids qui est instantanément compensée par l'introduction de son poids en eau de mer dans des réservoirs auxiliaires, dits « d'assiette ». Ce système donne de l'autonomie aux sous-marins mais limite leur profondeur d'immersion à quelque 300 m de profondeur, 600 m pour les plus performants. Autre différence fondamentale : les bathyscaphes sont lourds, peu maniables, d'une autonomie limitée et ils dépendent de leur navire accompagnateur de surface. Quant aux sous-marins actuels, ils ont une grande capacité de manœuvre et sont indépendants de tout support de surface. L'air d'un sous-marin, purifié et dépoussiéré en permanence, est renouvelé par extraction du gaz carbonique et apport d'oxygène. Celui-ci est fabriqué par électrolyse. L'eau potable provient du dessalement, par osmose, de l'eau de mer. Enfermés dans leur sous-marin pour de longues patrouilles, les équipages disposent de conditions de vie confortables.

Un tournant dans l'histoire de la navigation a été marqué par le Nautilus de l'US Navy, premier sous-marin nucléaire du monde. Grâce à ce système de propulsion, le rayon d'action en plongée n'avait désormais d'autres limites que l'endurance des équipages. Lancé en janvier 1954, le Nautilus évoluait en janvier 1955 en propulsion nucléaire. En 1958, il réalisa la première plongée sous la calotte polaire arctique. En 1959, l'US Navy lançait le George Washington, premier sous-marin nucléaire lanceur de missiles balistiques. Dès 1957, l'U.R.S.S. mettait en service son premier sous-marin à propulsion nucléaire, inspiré de la technologie américaine (nom de code O.T.A.N. : November). En 1968, l'U.R.S.S. possédait 10 sous-marins nucléaires contre 40 armés par les États-Unis. Le premier sous-marin nucléaire lanceur d'engins français (S.N.L.E.), le Redoutable, mis en service en 1971, ne pouvait emporter que des missiles lourds et de plus faible portée. Les bâtiments suivants de la même série (6 au total) ont été modifiés pour recevoir des missiles mer-sol balistiques stratégiques (M.S.B.S.). L'effectif de ces bâtiments est composé de quinze officiers et de cent vingt hommes. Deux équipages, arment en alternance ces navires pour une durée de 90 jours maximum, l'un étant en service à bord, l'autre en permission. Une série de quatre sous-marins nucléaires de nouvelle génération est en construction, dont le premier exemplaire, le Triomphant, est entré en service en 1997.

Plus petits et dépourvus de tubes verticaux pour le lancement des missiles, les sous-marins de chasse assurent des missions tactiques : chasse aux sous-marins ennemis, transport de commandos, etc. Armés de missiles à portée moyenne et de torpilles, silencieux, ils sont dotés d'un équipement électronique perfectionné pour repérer l'adversaire et le détruire rapidement. Le premier sous-marin nucléaire d'attaque français, le Rubis, a été lancé en 1979. Long de 72 m, large de 7,6 m, il déplace 2 400 t en surface et progresse en plongée à la vitesse de 25 nœuds (46 km/h). Son autonomie prévue est de 45 jours.