Archives de la catégorie ‘naval’

Un satellite LIDAR chinois bientôt capable de détecter les sous-marins en immersion ?

Publié: 28 octobre 2018 dans Espace, naval, Non classé, Optronique
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L’innovation navale de défense est décidément en plein boom. Après une semaine pendant laquelle j’ai pu parcourir l’excellent salon Euronaval 2018 et découvrir de véritables innovations sur les stands des grands, des moins grands, et des tout petits (notamment au sein de l’exposition Seannovation), un petit retour sur une nouvelle de début octobre, passée relativement inaperçue.

Le sujet ? Un projet chinois baptisé Guanlan (traduction approximative : « observer les grandes vagues ») qui vise à développer un satellite LIDAR capable de détecter les sous-marins en plongée. En premier lieu, et pour bien expliquer le concept, je me permets un petit rappel sur le LIDAR.

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Pour faire simple, un LIDAR est un radar qui émet des impulsions à fréquences très élevées, dans le spectre visible ou infrarouge des ondes électromagnétiques, en utilisant généralement un laser. L’acronyme LIDAR signifie « light detection and ranging » (le « r » de radar signifiant quant à lui « radio »). Si l’on en parle beaucoup aujourd’hui (toutes les voitures autonomes utilisent un LIDAR – p.ex illustration ci-dessus), cette technologie est en réalité relativement ancienne. Elle a été développée dans le domaine spatial dans les années 70: sa première application était l’établissement d’une cartographie de la Lune lors de la mission Apollo 15.

Le LIDAR est également utilisé en archéologie, pour permettre de cartographier une zone en révélant ce qui se cache sous la surface. Et, bien entendu, sous l’eau.

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Le projet Guanlan repose sur l’émission d’impulsion laser de différentes couleurs (donc de différentes fréquences) permettant de détecter des cibles à différentes profondeurs.

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L’idée est de scanner une bande de 100km de large, tout en étant capable de focaliser le faisceau sur un rectangle de 1km de large. La question : comment détecter un sous-marin caché dans une zone d’une telle taille ?

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L’équipe chinoise a donc dévoilé sa stratégie : coupler le LIDAR à un radar micro-ondes, capable de mesurer le mouvement de la surface de manière extrêmement précise. Le radar recherche ainsi les perturbations de la surface de l’eau qui pourraient témoigner de la présence d’un sous-marin immergé, afin de pouvoir focaliser le faisceau laser sur l’emplacement de la cible présumée.

Le faisceau se focalisera sur la thermocline, c’est-à-dire la couche dans laquelle on observe une inflexion brutale de la température, c’est à dire la frontière entre une masse d’eau froide, profonde et une masse d’eau superficielle plus chaude. Cette zone est généralement exploitée par les sous-marins afin d’éviter la détection (les ondes sonar se propageant différemment en fonction de la thermique sous-marine).

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Les chinois annoncent une détection théorique jusqu’à une profondeur de 500m. Le satellite serait en cours de développement (comme à l’accoutumée, il faut prendre les déclarations chinoises avec une certaine prudence) par plus de 20 instituts chinois disséminés sur le territoire. L’institut responsable du projet serait le Pilot National Laboratory for Marine Science and Technology situé à Qingdao (sud-est de la Chine).

Maintenant, une certaine prudence s’impose, surtout si l’on considère que cette technologie a déjà été examinée dans un tel contexte, notamment mais non exclusivement par la DARPA (voir par exemple le Deep Sea Operations Program) avec des résultats mitigés . Il conviendra également de se poser la question de la sensibilité aux conditions de surface et de mer, ou à la présence d’organismes vivants comme les bancs de poissons. Quid également de la turbidité de l’eau, ou de la présence de nuages (puisque le laser est déporté en orbite)…  Enfin, les LIDAR peuvent être diffractés, notamment lorsqu’ils traversent des milieux de températures ou de salinité différents – les expérimentations réalisés par les Etats-Unis ou la Russie n’ont pas été concluants au-delà de 200 m de fond. Alors même si le Laser semble développé par le très sérieux institut Xian Institute of Optics and Precision Mechanics Institute, percer la mer par 500m de fond semble très complexe, voire impossible.

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En tout cas, encore une nouvelle annonce provenant de la Chine et destinée à démontrer le sérieux de la volonté du pays à s’imposer comme une superpuissance technologique militaire comme en témoigne (mais ce sera pour un nouvel article) le projet Deep Blue Brain destiné à développer un ordinateur exaflopique (1000 fois plus puissant que le plus puissant superordinateur actuel) avant 2020.

Le biomimétisme à l’attaque : des robots- raies Manta porteuses de mines

Publié: 4 Mai 2018 dans naval, Non classé, robotique
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Le titre peut faire sourire, mais la nouvelle est bien sérieuse. C’est la société turque Albayraklar (son site web n’est malheureusement pas traduit en anglais et je ne parle pas le turc donc je ne peux pas vous en dire grand chose) qui a dévoilé une vidéo montrant un essaim de drones sous-marins comparables à des raies manta, évoluant sous l’eau et approchant d’autres poissons, jusqu’au moment où ils détectent la présence d’un porte-avions, se faufilent sous sa coque et font détoner leurs charges explosives. Voici le film (ci-dessous).

Science-fiction ? Invention délirante. Eh bien en fait non. Au-delà de l’aspect un peu kitsch de la vidéo, il s’agit bien d’un projet sérieux. Car l’intérêt du biomimétisme, et dans ce cas particulier d’imiter la raie, c’est de s’inspirer des caractéristiques uniques de sa propulsion. A la différence des requins ou autres poissons osseux, la raie se propulse par un mouvement unique de ses ailes, qui lui confère plusieurs capacités. En premier lieu, la stabilité sans avoir besoin de propulseur, ni de stabilisateurs. Et donc, par conséquence, une grande discrétion sous l’eau : pas de bruit, pas de signature sonar. Ce mode de propulsion par déformation et ondulation des ailes (à l’aide de trois moteurs intégrés dans le robot) lui confère également une grande endurance (12h à une vitesse de 5,5 nœuds). On trouve également deux caméras lui permettant de transmettre une image (voire, à terme, de faire de la reconnaissance automatique).

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Le robot – de son petit nom Wattozz (a priori une adaptation du mot turc pour « raie ») possède une structure interne en titane et aluminium ; il est recouvert d’une couche de matériau absorbant afin de rendre le métal invisible au sonar, et dispose d’ailerons en silicone. Il comporte aussi des petits électro-aimants qui lui permettent, une fois sa cible repérée, de s’y fixer. Il peut également se poser sur le fond sous-marin, en attente de sa cible. Sa taille n’est pas précisée, mais si l’on en croit la vidéo, il fonctionne par essaim, ce qui signifie qu’il n’est pas suffisamment grand pour infliger les dommages nécessaire à sa cible, à lui seul.

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Comment est-il contrôlé ? C’est une bonne question à laquelle je ne suis pas parvenu à trouver une réponse convaincante. On parle d’ondes sonores sous-marines cryptées, j’imagine qu’il s’agit là d’une formulation pour le canal acoustique sous-marin (ASM) – un mode de communication connu, efficace mais complexe car le milieu sous-marin n’est pas isocélère, et que la propagation du son varie en fonction de la température, la pression hydrostatique ou même la salinité. Cela semble néanmoins être une bonne solution, mais qui requiert un compromis entre robustesse du signal et efficacité du système de transmission. Cependant, je ne suis pas un spécialiste.

Ce n’est d’ailleurs pas la seule initiative de ce genre. On peut par exemple citer le robot Manta de la société Evologic, ou le MantaDroid de la NUSde Singapour (ci-dessous).

Mais c’est en tout cas le seul projet biomimétique militaire de ce type. Il est d’ailleurs si bien intégré dans son environnement biologique, que pour lui éviter de se faire dévorer par des prédateurs, la société Albayraklar a décidé de doter le Wattozz d’un système d’autoprotection par ultrason afin de décourager tout requin qui serait un peu trop gourmand.

Au-delà de l’aspect original, il s’agit bien de biomimétisme appliqué au monde de la défense. Car la propulsion de la raie est bien plus efficace – en termes de vitesse, de discrétion, d’énergie – que celle conférée par une hélice classique.

La nature est donc une superbe source d’inspiration pour les ingénieurs – ainsi, la marine américaine s’est inspirée des nageoires pectorales des poissons pour développer des robots sous-marins coopératifs (« finned bioinspired unmanned underwater vehicles ») en vue de conduire des missions d’exploration en zone littorale ou au plus près des côtes.

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Dans de tels environnements, la turbidité de l’eau, la présence de nombreux courants et d’obstacles ne permettent pas l’emploi de drones sous-marins classiques. En ce cas, la propulsion par nageoires pectorales à très basse vitesse permet une manœuvrabilité inaccessible par des techniques conventionnelles. L’US Navy a ainsi développé WANDA (oui, c’est un acronyme pour Wrasse-inspired Agile Near-shore Deformable-fin Automaton !!!), un drone sous-marin portable capable de se déplacer à 2 nœuds, ou de résister à des courants de 2 nœuds.

On n’arrête pas le progrès, surtout quand il s’inspire de 4 milliards d’années d’ingénierie appliquée, l’Evolution.

Un nouveau système de propulsion furtive pour les sous-marins chinois

Publié: 18 juillet 2017 dans naval, Non classé
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Pour ceux qui – et j’en suis – sont des fervents fans du film de John Mac Tiernan « A la poursuite d’Octobre Rouge », tiré du livre de Tom Clancy et décrivant la défection d’un commandant de l’Octobre Rouge, sous-marin nucléaire russe de dernière génération muni d’un nouveau système de propulsion silencieux appelé « la chenille », voici une nouvelle intéressante et qui relance la course aux armements sous-marins.

En matière de propulsion sous-marine innovante, peu de pays comptent. Il y a bien évidemment les Etats-Unis et la Russie, la Grande Bretagne, la France, mais aussi, et c’est une nouveauté, la Chine qui annonce une technologie révolutionnaire susceptible de rendre les sous-marins de l’Empire du milieu virtuellement indétectables par les techniques conventionnelles.

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Baptisé IEPS pour Integrated Electrical Propulsion System, et comme son nom l’indique, il s’agit d’un système de propulsion électrique silencieuse, fondée sur le principe de l’hydrojet. Pour être précis, il s’agit d’un « rim-driven pump-jet », que l’on pourrait traduire (je ne suis pas un expert) par « turbine à hydrojet sans axe ». En gros, les pales sont encapsulées dans un anneau, il n’y a pas d’axe, c’est l’anneau qui constitue le rotor du moteur électrique. Il est entouré d’un autre anneau, qui constitue le stator, le complexe rotor/stator étant étanche et scellé.

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Les avantages : une maintenance facilitée car le propulseur comporte moins de composants mouvants, une conception compacte, mais surtout une réduction drastique de la cavitation et des vibrations, donc de l’empreinte sonore. Le Graal de la propulsion sous-marine militaire, donc. Nota: comme on me l’a justement reproché, j’ai trop simplifié dans la version initiale de l’article: la cavitation hydrodynamique est donc la formation de bulles de vapeur dans l’eau par l’action mécanique de l’hélice (théorème de Bernoulli), soit la vaporisation de l’eau par la baisse de pression générée par le mouvement (en gros, la pression du liquide est abaissée au-dessous de sa pression de vapeur saturante, ce qui amène le liquide à ébullition). Les bulles étant transitoires, puisque leur apparition élimine les conditions qui leur ont donné naissance, cela amène à l’implosion des bulles de vapeur, ce qui crée une onde de choc notamment sonore, aisément repérable au sonar.

Ce n’est pas en soi un nouveau concept : les premiers propulseurs de ce type ont été mis sur le marché en 2010 notamment par des sociétés allemandes ou néerlandaises, comme « pods » auxiliaires de propulsion. Dans le cas chinois, le système IEPS est à la fois un système de propulsion, et un système de génération d’énergie électrique. Selon l’Etat-Major de la Marine Chinoise (PLAN), l’objectif d’IEPS était également de pouvoir emporter à bord le système d’armes « high-energy radio-frequency » (HERF), une arme à énergie dirigée qui nécessite une puissance électrique importante pour fonctionner.

Ce qui différencie la solution chinoise des systèmes préexistants, en tout cas d’après leurs (rares) annonces, c’est la performance – ce type de systèmes étant jusqu’alors peu efficaces, et limités à une propulsion auxiliaire. Visiblement, la Chine semble avoir injecté des financements suffisants (un sujet sensible chez nous en ce moment, comme quoi la recherche…) pour disposer d’un système véritablement efficace, en maîtrisant la complexité de sa conception.

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Les ingénieurs américains travaillent sur de tels systèmes depuis environ 20 ans mais s’orientent sur des principes différents, comme les moteurs de type « permanent magnet » (moteur à aimant permanent) développés par General Dynamics, ou à superconducteurs (high-temperature superconducting (HTS) synchronous motors) développés par General Atomics et American Superconductors. Le destroyer de classe Zumwalt dont nous avons parlé notamment dans cet article utilise un tel moteur à induction, ainsi que les sous-marins de la classe Virginia ou de type 212 (avant les futurs Columbia – américain, ci-dessous – et Dreadought – anglais – prévus pour 2031).

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La Chine compte équiper du système IEPC ses futurs sous-marins nucléaires lanceurs d’engins, de type Tang-Class 096 – voir ci-dessous la comparaison entre le type 096 en haut et son prédécesseur le 094 en bas.

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Ce sont des bestioles capables de lancer 24 missiles balistiques intercontinentaux  JL-3. La Chine compte également équiper ses sous-marins nucléaires d’attaque de type 095.

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La Chine a ainsi construit la plus grande base de sous-marins en Asie, à Yulin, avec une volonté de l’utiliser (elle comporte un tunnel sous-marin) pour envoyer discrètement ses engins en échappant à la surveillance satellite – d’où le besoin d’un système de propulsion furtif.

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Toutefois, les experts – notamment américains – semblent sceptiques sur la véracité des déclarations chinoises ; sans toutefois expliquer clairement pourquoi. Il est clair que si la Chine a réussi à développer un tel système de propulsion électrique haute performance furtive, il s’agirait d’un avantage stratégique conséquent. Ce qui amène aujourd’hui les Etats-Unis, en particulier, à considérer une accélération de leur programme de détection et de lutte sous la mer, afin de détecter, pister et identifier ces nouvelles menaces… tout en soulignant (et c’est un peu amusant)… le risque de collision accidentelle avec un sous-marin chinois « trop furtif ». On croit rêver.

Si le programme est réel, et les progrès confirmés, les sous-marins chinois équipés pourraient connaître leur premier déploiement opérationnel en 2020.

MOBtronic : un système innovant automatique de détection et de suivi d’homme à la mer

Publié: 30 janvier 2017 dans C4ISR et CMI, Informatique et IA, naval, Non classé
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Qu’il s’agisse de bateaux militaires ou de navires civils (en particulier de navires de croisière), la détection de la chute d’un passager par-dessus bord devient une question plus que prioritaire dans le monde naval. A l’heure où se tient à Paris le salon Euromaritime, voici donc un petit zoom sur une technologie prometteuse baptisée MOBtronic, développée par MARSS, une société monégasque, technologie qui m’a été récemment présentée. Un petit mot en premier lieu sur le contexte.

En 2010, les US Coast Guards ont mis en vigueur le CVSSA Cruise Vessels Security and Safety Act pour combattre le crime à bord des navires de croisière et mettre en place un suivi de ce phénomène en toute transparence. Les navires de croisières soumis cette juridiction sont ceux qui peuvent accueillir plus de 250 passagers pour une navigation hauturière et les embarquent ou les débarquent aux Etats-Unis (soit environ 150 navires dont la moitié sous pavillon étranger). Le CVSSA mentionne que ces navires « doivent intégrer une technologie qui puisse être utilisée pour capturer les images des passagers ou détecter les passagers qui sont tombés par-dessus bord dans la mesure où une telle technologie est disponible ». Cette formulation peu contraignante a conduit la plupart des armateurs à se reposer sur leur circuit de vidéosurveillance et à considérer que la technologie n’était finalement pas disponible.

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Pourtant, de récentes tragédies (par exemple le décès de Cameron Smook, un étudiant de 21 ans passé par-dessus-bord lors d’un voyage aux Bahamas à bord du Carnival Glory, dont les images de la chute ont été capturées par la vidéosurveillance) montrent qu’il est nécessaire de disposer d’une technologie fiable, et surtout rapide et automatisée. Le nombre d’incidents à bord des navires de croisière est sujet à controverse (on parle d’une vingtaine de cas par an, mais les associations de victimes et les armateurs ne s’accordent pas sur les chiffres), mais une chose est sûre : entre les cas connus dans le monde civil et les accidents non documentés à bord des bateaux militaires, une technologie de détection automatique n’est plus un luxe mais une nécessité.

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Car la vidéosurveillance a ses limites : les caméras doivent être supervisées à tout moment, elles ne sont pas placées aux endroits les plus susceptibles de constituer un risque, et ne fournissent généralement que des images destinées à fournir des informations à la police après que l’incident a eu lieu.

Le système MOBtronic de MARSS a pour objectif de déclencher automatiquement, sans supervision humaine, une alarme dès qu’un accident se produit.  MOB étant l’abréviation en anglais de « man over board » (homme à la mer), le système est conçu pour automatiquement détecter, qualifier l’accident, alerter l’équipage dès qu’un humain passe par-dessus bord, tout en conservant une capacité de suivi (« tracking ») afin de localiser l’homme à la mer et de faciliter les opérations de secours.

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Le système repose sur le placement de stations multicapteurs disposées de manière optimisée sur le pourtour du bâtiment à surveiller. L’idée, c’est de maximiser la redondance, c’est-à-dire de s’assurer que toute chute puisse au minimum être observée par 2 stations. Chacune de ces stations (durcies pour pouvoir résister aux conditions de mer, aux chocs, aux vibrations) intègre des micro-radars et des dispositifs de capture d’image (en multispectral). Outre la conception de ces stations, le système repose sur des algorithmes propriétaires de traitement du signal afin de qualifier la détection de manière optimale. C’est d’ailleurs toujours la problématique de ce type de systèmes : ne pas faire de silence (détecter la quasi-totalité des incidents) mais également minimiser le bruit (ne pas alerter l’équipage à tout bout de champ, ce qui le distrairait de ses tâches principales).

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La décision de déclencher une alarme repose ici sur une hiérarchie à cinq niveaux : analyse des signaux radars (détection et suivi de la chute), confirmation de la détection radar par d’autres senseurs indépendants, analyse comportementale de l’objet (fondée sur la vitesse et la direction de chute, la forme de l’objet…) et confirmation par une analyse image fondée sur la signature infrarouge de l’objet (ce qui permet de détecter les signatures thermiques caractéristiques d’un humain). A ce point, une alarme est déclenchée, et l’équipage doit confirmer la réalité de l’accident en rejouant les images de capture vidéo. Pendant ce temps, le système continue de suivre l’objet, ce qui permet (dans le cas où il s’agit bien d’un homme à la mer) de diriger les opérations de sauvetage. Le système peut également s’interfacer avec les systèmes de gestion de la passerelle. La localisation du point de chute est précise au mètre près. L’acquisition des données et leur analyse sont en partie réalisées localement, par chaque station.

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L’idée vraiment originale, c’est d’arriver à coupler détection radar et analyse d’image, ce qui permet de discriminer entre, par exemple, la chute d’un adulte, d’un enfant, ou le plongeon d’un oiseau de mer. Les concepteurs ont ainsi maximisé l’efficacité du système en adoptant une approche intégrée multicapteurs, là où les systèmes concurrents ont tendance à ne reposer que sur une seule et unique technologie.

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Une intégration de technologies originale, qui a déjà montré son efficacité impressionnante lors des tests : 95% de probabilité de détection (avec un taux d’activation erronée inférieur à 0,3 sur une période de 24h). La campagne de test a déjà accumulé des données sur 22 000 heures de fonctionnement, les tests ayant été réalisés sur des mannequins (plus de 1400 tests) mais également sur des humains « en saut à l’élastique » (200 tests), et ce dans toutes les conditions (jour, nuit, mer calme ou agitée, météo clémente ou tempête). Les chutes se produisant dans toutes les configurations, le système a montré qu’il restait fiable pour des mers agitées (jusqu’à 7) et des vitesses de vents de 50 nœuds (soit environ 100km/h).

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Un système réellement novateur, donc, qui pourrait être adapté à d’autres besoins : détection d’incendie, tentative d’abordage (lutte anti-piraterie), ou même surveillance d’un périmètre, dans des applications militaires terrestres.

Les lecteurs intéressés peuvent directement m’écrire, je transmettrai aux concepteurs (je rassure, je n’ai aucun lien commercial avec la société).

Quand une super-crevette inspire l’innovation de défense

Publié: 14 novembre 2016 dans Blindage et matériaux, Nanotechnologies, naval, Non classé, Santé et médecine militaire
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Connaissez vous le biomimétisme ? C’est l’inspiration puisée dans la Nature pour résoudre des problèmes d’ingénierie complexe. Les exemples sont nombreux : par exemple, l’imitation du motif de la carapace du scarabée de Namibie pour développer une gourde capable de se remplir en plein désert en capturant l’eau présente dans l’air ambiant (voir ci-dessous).

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On peut citer de nombreux exemples. L’un des plus connus est l’imitation des rémiges à l’extrémité des ailes des rapaces. Ces plumes écartées leur permettent de diminuer les tourbillons de traînée , et ont donné naissance au développement des « winglets », ces ailerons situés en bout d’aile sur tous les avions modernes. On peut également citer la structure des pattes du gecko pour créer des adhésifs nanométriques, capables de donner naissance à de véritables fantassins-araignées (voir cet article). Ou la plume du pingouin pour créer des nouveaux joints thermiques pour la rentrée des capsules spatiales dans l’atmosphère… les exemples sont donc légion. Mais dans les applications pour le domaine de la défense, la championne incontestable est la crevette-mante religieuse (connue également sous les noms de crevette-pistolet, crevette-paon, ou squille), et j’ai trouvé intéressant d’en faire le sujet de cet article.

Ce petit crustacé, de la taille d’une langoustine, est capable de vous casser une main sans aucun problème (d’ailleurs en anglais, on l’appelle « thumb splitter » – autant dire qu’il faut savoir le saisir). Car la bestiole possède deux organes semblables à des marteaux qu’elle utilise pour pêcher ses proies. C’est d’ailleurs pour cela qu’on ne la voit jamais dans un aquarium : elle tuerait tous les autres occupants sans aucun problème (et les plus gros spécimens, de 20cm, pulvériseraient l’aquarium lui-même). Le rapport avec la Défense ? J’y viens…

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Les marteaux en question sont eux-mêmes assez sophistiqués; à l’échelle nanométrique, ils sont composés de chitine, un matériau que l’on retrouve chez de nombreux arthropodes. Mais chez notre crevette, la chitine du marteau est cinq fois plus dense que le reste de son corps et organisée de telle manière à dissiper l’énergie, ce qui lui permet de ne pas se blesser (pour être précis, chaque marteau est composé d’un sandwich de chitosane et d’hydroxyapatite). Car le coup part à la vitesse d’une balle de calibre 22, créant une telle onde de choc que notre crevette assomme toutes les créatures à moins de 80cm d’elle.  Je vous conseille cette vidéo de l’attaque d’un poulpe par une squille. Impressionnant.

Chaque marteau frappe avec une force colossale de 1500 Newtons.  L’impact est si violent qu’il engendre des étincelles.Ces étincelles ont été étudiées par spectrographie. Leur température est proche…de celle de la surface du Soleil. Notre petit crustacé, outre l’onde de choc, crée donc une véritable explosion, qui engendre une bulle de vapeur (en gros, l’eau bout au point d’impact). C’est ce que l’on appelle la supercavitation.

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Ce mode d’action est connu depuis longtemps, et la squille a été étudiée en particulier par les Chinois et les Russes. Ces derniers ont ainsi, en s’inspirant de notre crevette, développé une torpille, la Chkval, pouvant se déplacer sous l’eau dans sa bulle d’air, à la vitesse de 370km/h (en gros, le double de la vitesse d’une torpille classique) – ci-dessous, l’extrémité d’une torpille Chkval.

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Les allemands auraient aussi développé une torpille baptisée « Superkavitierender Unterwasserlaufkörper » – et nos alliés américains sont en train de développer un programme analogue (avec très peu d’information disponible).

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Quant aux Chinois, ils ont annoncé avoir développé un concept de sous-marin supersonique, capable de voyager de Shanghai à San Francisco en 100 minutes (!), en utilisant la supercavitation et une «membrane liquide capable de réduire la trainée hydrodynamique ». Sans possibilité de vérification, on ne peut qu’être dubitatif. D’autant que la contrôlabilité d’un tel engin est problématique, ainsi que son mode de propulsion (combustible classique ? nucléaire ?).

Reste que notre super-crevette n’a pas dit son dernier mot dans le domaine de l’innovation. Ses couleurs chatoyantes s’expliquent ainsi par une hyper-sensibilité visuelle étonnante. Alors que l’œil humain ne dispose que de 3 types de cônes, la squille en possède…16 ! Elle reçoit la lumière d’une manière très différente de l’œil humain : on appelle cela la vision CPL pour Circular Polarized Light. De plus, les yeux du crustacé possèdent trois pseudo-pupilles qui lui permettent de trianguler la position de sa cible. Certains travaux visent donc à s’inspirer de ce mode de vision complètement différent de tout ce qui est connu, pour développer une nouvelle génération de caméras capables de distinguer et de cibler des différences infimes dans l’infrarouge ou l’ultraviolet.

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Et pour conclure, l’animal est aussi source d’inspiration pour le combattant augmenté. Des chercheurs de l’Université de Californie (Kisailus Biomimetics and Nanostructured Materials Lab) ont ainsi reçu un financement d’un demi-million de dollars par l’armée américaine (Air Force Office of Scientific Research), afin de s’inspirer de la carapace des marteaux de la squille pour trouver des nouveaux matériaux capables de jouer un rôle de protection balistique. Des essais reproduisant la structure de la carapace (modélisée par une technique utilisant les éléments finis) par impression 3D sont en cours – un prototype de casque a ainsi été développé.

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Le biomimétisme est donc un domaine d’avenir, en pleine expansion. Et ses applications dans le domaine de la défense sont nombreuses et encore largement sous-exploitées (notamment dans le domaine de la médecine militaire). Une filière biomimétique de défense en France pourrait ainsi avoir du sens, après tout, comme le disait Montaigne : « la Nature peut tout et fait tout ».

Un masque de plongée en vision augmentée pour les nageurs de combat américains

Publié: 10 juin 2016 dans Electronique de défense, naval, Non classé, Optronique
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Il s’appelle DAVD mais certains l’appellent déjà DAVID, pour Divers Augmented VIsion Display (système d’affichage en vision augmentée pour plongeurs) et c’est le tout premier dispositif permettant d’afficher des indications en vision augmentée pour des nageurs de combat, pendant leur mission.

On rappelle pour mémoire que la vision augmentée permet de superposer des indications synthétiques dans le champ visuel d’un opérateur ; l’exemple le plus connu est le HUD (affichage tête haute ou head-up display) des pilotes (de chasse comme de transport) permettant de visualiser les informations de pilotage, tactiques ou relatives à l’état de l’avion directement dans leur champ visuel. Avec la miniaturisation des moyens de calcul, et la maturité et la résolution des systèmes de génération d’image, cette technologie tend à se généraliser.

La réalité augmentée, quant à elle, va un cran plus loin, puisqu’il s’agit de superposer ces informations synthétiques en parfaite cohérence avec l’environnement réel de l’opérateur. C’est par exemple le cas dans le domaine en plein essor de la simulation embarquée dynamique, ou des avatars virtuels d’entités sont injectés sur le champ de bataille réel, en cohérence avec les mouvements du terrain. J’avais également mentionné dans cet article les différents projets visant à doter les fantassins de telles capacités (photo ci-dessous).

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Il s’agit donc d’une tendance de fond, comme le montre ce nouveau développement piloté par l’US Navy, en l’occurrence le Naval Surface Warfare Center Panama City Division (NSWC PCD). L’idée ici est de transmettre au plongeur des informations directement dans son champ de vision : informations tactiques, messages, mais également représentation de l’imagerie sonar générée par le bateau situé en surface, au-dessus de lui.

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Pour ce faire, les ingénieurs de l’US Navy ont eu l’idée de construire un casque de plongée intégrant directement un dispositif de réalité augmentée devant les yeux du nageur. Il s’agit de lunettes semi-transparentes capables de restituer à l’utilisateur des informations en haute définition. Le plongeur peut choisir d’activer ou non l’affichage en fonction de la complexité des opérations qu’il doit effectuer. Il peut également choisir de repositionner lui-même les informations dans son champ de vision. Cette fonction a d’ailleurs été mise au point après le retour d’expérience de différents plongeurs ayant testé le système.

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Il s’agit bien de vision augmentée puisque les informations sont « indicatives ». L’étape suivante consistera à munir le plongeur lui-même de microsonars lui permettant de superposer l’imagerie obtenue (de son point de vue) avec le terrain réel – une fonction très utile lorsque l’environnement est obscur et troublé. Il s’agira alors véritablement d’un dispositif de réalité augmentée.

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On pourra également imaginer superposer des informations simulées avec la vision réelle de l’opérateur, pour l’assister par exemple dans des tâches de maintenance sous-marine ou de déminage. Les applications dérivées pour le civil sont évidentes, avec un intérêt marqué pour l’archéologie sous-marine.

Un essai sur le terrain de cette première version est prévu dès le mois d’octobre 2016 avec une vingtaine de plongeurs-testeurs, pour une phase étendue de tests opérationnels en 2017.

Le Sea Hunter, un trimaran robot chasseur de sous-marins

Publié: 14 avril 2016 dans naval, Non classé, robotique
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Un avion ? Un oiseau ? Un insecte ? Il faut dire que le nouveau bâtiment construit par la DARPA, et baptisé « Sea Hunter » la semaine dernière à Portland, intrigue. Il s’agit en fait du résultat du projet de conception d’une plate-forme robotisée anti-sous-marine « Anti-Submarine Warfare Continuous Trail Unmanned Vessel » ou ACTUV.

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L’idée consiste à développer un drone chasseur de sous-marin, capable d’opérer dans une zone littorale donnée en toute autonomie. Construit par LEIDOS (ex société SAIC), le Sea Hunter est un engin capable de détecter un sous-marin diesel, de foncer sur sa cible avec une vitesse de pointe de 27 nœuds (50 km/h environ) pour identifier et reconnaître le submersible. L’engin n’est pas armé : l’objectif est de traquer et débusquer les sous-marins suspects, et de passer, le cas échéant, le relais à d’autres intercepteurs qui restent en contact avec le Sea Hunter par liaison satellitaire.

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Pour ce faire, le Sea Hunter est équipé de deux pods sonars actifs/passifs à moyenne fréquence capables de délimiter la zone de recherche. Une fois celle-ci identifiée, ce sont deux sonars haute fréquence situés sur la coque qui prennent le relais pour affiner la détection, puis enfin un réseau de magnétomètres et un sonar final de très haute fréquence permettent de déterminer la signature acoustique de la cible.

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Mais ce qui est impressionnant, c’est que malgré son apparence de trimaran High-Tech, rien n’est prévu pour accueillir la moindre présence humaine à bord :  des coursives très étroites ne servant que pour la maintenance, pas de quartiers pour un équipage, et même les rares panneaux de contrôle prévus sur le pont ne sont là que pour permettre, le temps des tests à la mer, aux ingénieurs de monter à bord. Le navire de 40m de long ne fait que 3,5m de large : c’est un robot flottant. Mais il y a quand même une climatisation à bord. Pas pour des marins : pour refroidir les serveurs C4N qui constituent le « cerveau » du Sea Hunter.

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Et ce cerveau ne se limite pas à la chasse : même en cas de perte de contact, et à partir des données radar et images (il est muni de caméras) le Sea Hunter est capable de poursuivre en toute autonomie sa mission, en respectant les règles de navigations COLREGS anti-collision (International Regulations for Preventing Collisions at Sea) et ce de manière adaptative. En gros, s’il croise un autre navire, il est capable, en fonction des caractéristiques identifiées de ce dernier et selon la régulation, d’estimer qui doit céder le passage (évidemment, en dernier recours, un système anti-collision prend le relais automatiquement).

Capable de se maintenir par force 7, le Sea Hunter pèse un peu plus de 100 tonnes et peut patrouiller jusqu’à 9000 milles nautiques à une vitesse de 15 nœuds. Le Sea Hunter est conçu pour chasser en meute : plusieurs robots peuvent ainsi patrouiller une même zone de manière collaborative.

Pour un coût de construction de 20 millions de $ et un coût d’opération d’environ 20 000$ par jour, il s’agit donc d’une arme impressionnante et performante, qui vient donc d’effectuer ses premiers essais à la mer. Et plus qu’un insecte ou un navire, le ministre délégué de la Défense américain Robert Work compare cet engin (je n’invente rien) à un « oiseau de proie Klingon ».

Un drone aérien capable de se cacher sous l’eau… pendant plusieurs mois

Publié: 21 mars 2016 dans Aéronautique, naval, Non classé, robotique
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Si vous avez vu (ou lu) « la guerre des mondes », vous vous souvenez sans doute de ces engins de colonisation capables de se dissimuler plusieurs années dans la terre, pour ressortir une fois l’invasion lancée. Rien de comparable ici sinon le principe… du moins pour l’instant.

L’engin en question, de son petit nom CRACUNS (Corrosion Resistant Aerial Covert Unmanned Nautical System), est un drone aérien de type quadrirotor, mais conçu pour pouvoir séjourner sous l’eau sans dommage. Construit par des chercheurs du prestigieux Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, dans le Maryland, le CRACUNS peut être soit lancé d’un sous-marin – éventuellement lui-même autonome, soit dissimulé sur un site sous-marin fixe, et lancé en cas de besoin.

L’idée est ainsi de pouvoir, sans être détecté, disposer dans un premier temps d’une capacité de renseignement, par exemple en étant largué à proximité des côtes, pour pouvoir effectuer plusieurs mois plus tard des missions de reconnaissance ou d’observation des terres.

Pour cela, le CRACUNS est résistant à la corrosion : les chercheurs du JHUAPL l’ont ainsi laissé en immersion dans de l’eau salée pendant deux mois – le drone s’est avéré capable de voler sans problème et sans trace de corrosion. En termes de profondeur, celle-ci est décrite comme « significative », sans plus de détail (on peut l’estimer à 100/150m de profondeur). Mais l’innovation est réelle : pour arriver à une telle capacité, le drone a été conçu par fabrication additive (impression 3D) de manière à pouvoir disposer d’un squelette en composite capable de résister aux immenses pressions rencontrées, tout en restant suffisamment léger pour permettre à l’engin de voler. Ses quatre moteurs électriques ont quant à eux subi un traitement de surface à partir d’une substance hydrophobe « du commerce ». Enfin, les éléments les plus sensibles ont été mis à l’abri dans un caisson étanche.

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Le CRACUNS est donc non seulement capable de résister à l’eau, mais également de remplir une mission avec un fonctionnement nominal de l’ensemble de ses composants.

L’idée n’est pas nouvelle : la DARPA (oui, encore elle) a en effet lancé en 2013 le programme Upward Falling Payloads (UFP), dont le sujet est le largage, plusieurs années en amont, d’effecteurs capables de séjourner sur le plancher océanique afin de surprendre l’adversaire. Parmi les effecteurs envisagés : des brouilleurs de guerre électronique, des armes non létales ou encore des stroboscopes lasers et bien évidemment, des drones de renseignement, ou permettant d’établir des réseaux de communication ad hoc.

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Le système UFP est ainsi construit à base d’une charge utile, d’un module appelé « riser » ayant pour fonction de faire remonter la charge à la surface de l’océan, et d’un module de communication capable de recevoir le signal lui ordonnant le lancement. Vous trouverez plus d’informations sur ce programme en suivant ce lien.

Quant au CRACUNS (le nom est quand même un peu spécial), il s’agit pour l’instant d’un prototype. A priori, ses créateurs laissent entendre que sa réalisation ne serait pas coûteuse, notamment en raison de l’emploi de technologies de fabrication additive. Une nécessité, car si l’engin est capable de décoller, il n’est pour l’instant pas capable de replonger vers sa base et est donc « à usage unique ». Enfin, si vous m’autorisez un peu de mauvais esprit (quoique) ce concept a un autre avantage: on peut envisager de déployer les systèmes très en amont d’éventuelles coupes budgétaires! Une nouvelle manière d’envisager la surprise stratégique…

Le premier destroyer de classe Zumwalt part en essais à la mer… avec appréhension

Publié: 13 décembre 2015 dans naval, Systèmes d'armes
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Il a l’air tout droit sorti d’un film de science-fiction et d’ailleurs (ça ne s’invente pas) son capitaine s’appelle…James Kirk. Après un décalage de quelques années, le premier Destroyer de la classe, le DDG 1000 USS Zumwalt, vient d’entamer sa campagne d’essais à la mer.

La classe Zumwalt est une classe de navires furtifs de gros tonnage (14 000 tonnes) qui remplace, dans son usage, les navires Iowa mythiques de 1940. Conçu pour des missions de frappe contre la terre, l’USS  Zumwalt possède deux canons de 155mm, de type AGS (Advanced Gun Systems) d’une portée de 160km, et 80 cellules lance-missiles, ainsi que deux canons d’autoprotection Mk46 de 30mm.

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Mais surtout, l’USS Zumwalt, avec 78 MW, produit suffisamment de puissance électrique pour pouvoir opérer le « railgun » (voir cet article) électromagnétique, capable de lancer des projectiles à une vitesse de plus de 7200 km/h !

Toutefois, quelques critiques soulignent son retard technologique : le programme Zumwalt (nommé en l’honneur de l’Amiral Elmo Zumwalt Jr (commodément surnommé « Bud »), héros de la guerre du Vietnam et ancien directeur des opérations navales, a été lancé en 1990 avec un objectif initial de 32 bâtiments, aujourd’hui ramené…à trois ! Car, d’une part, le jouet est cher : 3,2 milliards de $ par navire ! Mais surtout… il ne tiendrait pas bien la mer, d’après certains observateurs critiques.

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Car la forme de coque inversée nécessaire à sa furtivité (appelée Tumblehome) semble ne pas faire bon ménage avec sa stabilité. La tenue à la mer forte semble problématique, à tel point que plus de 8 officiers de l’US Navy impliqués dans le programme ont douté de ses performances. Un vieux débat, qui resurgit aujourd’hui. D’après l’US Navy, le souci réside en fait moins dans la forme intrinsèque du navire que dans la certification du logiciel qui en garantit la stabilité. Mais des tests ont été réalisés, des simulations effectuées et la campagne d’essais aujourd’hui débutée devrait permettre de dissiper rapidement ces doutes.

Il reste que le Zumwalt est un navire révolutionnaire, avec un équipage très réduit à l’instar de nos frégates multi-missions (FREMM) puisqu’il ne compte que 125 marins. S’il parvient à dompter les flots…