© ROV Victor 6000 - Ifremer - Dugornay Olivier
Qu’est-ce qu’un lidar et comment fonctionne-t-il ?
Le lidar (de l’anglais Light Detection and Ranging) est une technologie qui utilise des faisceaux laser pour mesurer des distances avec une grande précision. Il fonctionne en émettant des impulsions laser vers une cible et en mesurant le temps que mettent ces impulsions à revenir après avoir été réfléchies par la surface de la cible. Cette technologie permet de créer des modèles 3D détaillés des environnements explorés.
Dans le domaine spatial, qui a initié ce développement au CSEM, le lidar est utilisé pour cartographier des surfaces planétaires, détecter des obstacles et aider à l'atterrissage des engins spatiaux. Appliqué au domaine sous-marin, le lidar peut être utilisé pour explorer et cartographier les fonds marins, comme par exemple des failles sismiques, des sources hydrothermales etc. Les impulsions laser peuvent pénétrer l'eau sur une dizaine ou vingtaine de mètres suivant la turbidité de l’eau, permettant de recueillir des données précises sur la topographie sous-marine. Cette technologie offre des avantages significatifs par rapport aux méthodes traditionnelles, en fournissant des images à haute résolution et en permettant des relevés plus rapides et plus détaillés.
Boîtier du prototype actuel développé par le CSEM
Un instrument de pointe pour étudier les profondeurs océaniques
L’Ifremer coordonne depuis 2021 le projet DeepSea'Nnovation, financé par le gouvernement français (ANR-21-ESRE-0042). Programmé jusqu'en 2029, ce projet vise à révolutionner l'exploration des grands fonds marins en développant des équipements scientifiques avancés et innovants pour les robots sous-marins de la flotte océanographique française (FOF). La FOF se dotera ainsi d'instruments de pointe offrant de nouvelles capacités d’acquisition de données, d’observation et d’échantillonnage. A terme, le projet couvrira un large éventail d'applications, allant des études géophysiques et géologiques aux analyses biologiques et physico-chimiques.
Parmi les innovations majeures de DeepSea’Nnovation figure le développement d’un système lidar adapté aux contraintes de l’environnement sous-marin. Cette technologie présente une forte complémentarité avec les méthodes traditionnelles de cartographie sous-marine, basées sur des capteurs acoustiques ou des caméras optiques.
En effet, les systèmes optiques nécessitent des relevés à courte distance (<7-8 m) en raison de l'atténuation de la lumière, tandis que les relevés acoustiques traditionnels exigent des distances plus longues (de plusieurs dizaines de mètres). Les modèles de terrain obtenus montrent également une disparité de résolution, allant de moins de 1 cm pour les relevés par caméra à plus de 20 cm, voire souvent plus de 1 mètre pour les relevés acoustiques réalisés à partir d’un engin sous-marin.
Le lidar permettra de produire des modèles de terrain très détaillés, avec une résolution de quelques centimètres et une portée allant jusqu'à 15 voire 20 mètres. Le lidar sera ainsi un outil de cartographie offrant un compromis inédit en termes de résolution et de vitesse de couverture, par rapport aux solutions actuellement disponibles.
Epave de Julie-La-Rousse II : lidar et photo
Deux ans de production et trois ans de maintenance
Le CSEM dispose jusqu’à l’automne 2026 pour concevoir et fabriquer l’instrument scientifique pour l’Ifremer. Si elle peut bien sûr s’appuyer sur son expérience de lidar dans le domaine spatial et sur l’expertise de l’Ifremer en optique sous-marine, l’équipe du CSEM devra néanmoins relever des défis spécifiques. Les variations de turbidité de l’eau suivant les sites d’observation constituent une contrainte forte au niveau de la conception optique et de l’électronique embarquée. Il s’agira également d’assurer un haut degré d’autonomie afin que l’instrument soit en mesure de traiter les nombreuses données récoltées tout en respectant des limites en termes de communication (pas de traitement en continu). Le volume d’encombrement étant par définition synonyme de coûts plus élevés tant dans le domaine spatial que dans le domaine sous-marin, les spécialistes auront pour tâche de limiter la taille du lidar à des dimensions prédéfinies. L’Ifremer emploiera finalement son expertise pour mariniser l’instrument dans un caisson étanche pouvant aller à 6000m de profondeur et exploiter les données issues du lidar de façon à produire des cartographies 3D de très hautes-résolutions.
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