Comment les drones bon marché révolutionnent l’exploration des océans

Un drone pour tous ! Une vague de start-ups développe des technologies de pointe à faible coût pour explorer les mondes subaquatiques que nous connaissons si peu. De quoi lancer une nouvelle ère de grandes découvertes à laquelle, cette-fois-ci, beaucoup d'entre nous pourraient participer.

Tout commence en 2010, quand Eric Stackpole, jeune ingénieur en master à l’université, réalise un stage dans un centre de la NASA, en Californie, qui conçoit des systèmes satellites. Pendant ce temps, certains de ses camarades de fac sont en train de développer des robots submersibles autonomes, et Eric considère qu’ils s’éclatent bien plus que lui. Au lieu de passer des années à plancher sur un projet, ils conçoivent, construisent et déploient leur drone sous-marin en quelques mois. « J’étais jaloux, j’en voulais un, moi aussi, dit-il. Pas besoin d’une fusée, juste de la curiosité et d'un bord de mer. » Petit à petit, il se met en tête l’idée de construire son propre robot sous-marin.

Mais pour faire quoi ? Il cherche l'inspiration auprès de son entourage, et un ami lui envoie un lien vers une page web où il est question d’un hold-up de l’époque de la ruée vers l’or qui s’est fini par une pile d’or planquée dans une grotte sous-marine de la chaîne côtière de la Californie du Nord. «J'ai alors plongé dans le terrier d'Alice au pays des Merveilles, se rappelle Eric. J’ai commencé à lire tout ce qui me tombait sous la main sur le sujet, j’étais obsédé".

Peu de temps après, Eric Stackpole rencontre David Lang, un rêveur qui travaille dans une startup de crowdfunding. David a entendu parler de ce type qui « construit un sous-marin dans son garage », et quand il apprend qu'Eric construit un ROV - « remotely operated vehicle », en français, « véhicule opéré à distance » - il se dit que c’est encore mieux. Le duo se découvre une passion commune pour l’exploration et la technologie, et se met à imaginer les nombreux usages qui pourrait avoir ce drone aquatique. "Il n’y a pas de terme consacré pour le coup de foudre en affaires", explique David Lang. "Mais c’est ce qui s’est passé."

Les deux hommes racontent leur histoire par une belle journée ensoleillée, à San Francisco, sur le canapé de la salle de réunion vitrée de Sofar Ocean Technologies, une startup tout juste née, issue de la fusion de leur marque OpenROV, et de Spoondrift, fabricant de bouées solaires capables de transmettre des données depuis n’importe quel point de l’océan. Avec 6,3 millions d’euros de capital-risque, Sofar fait partie de ce nombre croissant d’entreprises qui développent des technologies permettant d’observer plus facilement et à moindre coût les conditions et la vie marine, et sont en train de révolutionner les sciences océaniques.

David Lang, 34 ans, a un regard brun et intense qui s’illumine quand il évoque de grands projets. La ruée vers l’or, explique-t-il, était "un MacGuffin" - dans le jargon du cinéma, l'expression désigne un prétexte qui amorce l’intrigue d'un film mais qui n’a finalement aucune importance dans la suite des événements. « Tu entends parler d’un trésor perdu et c’est le point de départ de l’aventure de ta vie, explique-t-il. Puis, tu oublies qu’il existe. »

Peu de temps après leur rencontre, David se fait licencier et décide de se consacrer entièrement au robot avec Eric. Ils installent leur atelier dans le garage de ce dernier, à Cupertino, et dans l’esprit du développement open-source, lancent un site Web, OpenROV. com, pour solliciter des retours sur leurs recherches et avancées. Ils bénéficient ainsi du concours de passionnés amateurs, d’étudiants de second cycle et d’ingénieurs du monde entier. Au départ, l’objectif est moins de créer une entreprise qu'un outil révolutionnaire. "Dès la première conversation, on s’est dit « et s’il avait 10 000 drones sous-marins à l’avant-garde de l’exploration ? » se souvient David. Tout notre travail a découlé ensuite de ce rêve".

900 euros contre des millions

Bien que les sous-marins sans équipage aient rendu possibles de grandes découvertes - les sources hydrothermales à grande profondeur dans les années 1970, l’épave du Titanic en 1985 - le coût de leur construction se chiffre en millions et celui de leur exploitation quotidienne en dizaines de milliers, car ils nécessitent le soutien de grands navires. Depuis une vingtaine d’années, il existe des modèles plus simples aux capacités plus modestes, qui nécessitent néanmoins un investissement de 50 000 dollars minimum. Dès leurs débuts, Eric et David ont quelque chose de complètement différent en tête : un ROV pour tout le monde. De la taille d’un grille-pain et commandé par ordinateur portable, il serait l’équivalent aquatique des drones aériens que les cinéastes d’action amateurs demandent pour Noël. Comme presque tous les ROV, il serait relié à un contrôleur de surface, mais pourrait plonger jusqu’à cent mètres de profondeur. À l'époque, le prix qu'ils envisagent est d’environ 900 euros.

Début 2012, ils participent à une réunion avec la Marine Science and Technology Foundation, un organisme à but non lucratif financé par Wendy et Eric Schmidt – qui est alors président exécutif de Google - qui soutiennent des projets pouvant faire avancer la recherche océanographique. Eric et David se présentent avec un prototype tout juste fonctionnel et un discours béton sur les changements potentiels au niveau mondial qu’apporteraient des ROV à un prix abordable.

« Ils nous ont dit : « Combien il vous faut ?" raconte David Lang. On était à court d’argent à ce moment-là et on ne pensait qu’aux étapes suivantes. On a demandé juste quelques milliers de dollars pour acheter des pièces et construire 15 prototypes supplémentaires". La fondation hallucine. La demande est dérisoire : la plupart des aides accordées se chiffrent en centaines de milliers de dollars. Finalement, les compères rentrent chez eux avec un peu plus de 7 000 dollars contre la promesse d’envoyer leurs preuves d’achat à la fondation.

Cela fait des décennies que les spécialistes en sciences de la mer se plaignent que l’on s’intéresse plus à l'espace et son absence de vie qu’aux mers, bien vivantes elles, et qui constituent 70 % de notre planète. "Pourquoi ignorons-nous les océans ?" s’indignait Bob Ballard, célèbre explorateur des fonds marins, au début de sa conférence TED 2008 sur l’avenir de la recherche océanique, dans laquelle il faisait valoir que le budget annuel de la NASA pour l’étude du ciel pourrait financer les recherches maritimes de la NOAA — National Oceanic and Atmospheric Administration — pendant 1 600 ans. D’autres ont fait remarquer qu’on dispose de cartes plus précises de Mars et de Vénus que des fonds marins. Selon la NOAA, 80 % du domaine océanique reste inexploré à ce jour.

Au XXIe siècle, l’exploration océanique fonde ses espoirs principalement sur la générosité de philanthropes milliardaires, qui ont injecté des fonds dans tout un éventail de projets. La recherche marine a longtemps eu ses mécènes – tels David Packard, confondateur de Hewlett-Packard et à l'origine de l'emblématique Monterey Bay Aquarium Research Institute - mais ces dernières années, on assiste soudainement à une ruée vers les océans.

C’est ainsi que Ray Dalio, un milliardaire américain des fonds spéculatifs, a fait parler de lui lorsqu’il a déclaré l’année dernière dans une tribune publiée dans le magazine Wired qu’il souhaitait « faire renaître la belle époque du Commandant Cousteau » avec son projet "Ocean X". Initiative à haut profil médiatique, elle implique la reconversion d’un navire de sondage pétrolier en un bateau de recherche entièrement équipé pour une série documentaire de National Geographic Television produite par James Cameron.

Son nouveau bâtiment, OceanXplorer, est autant une machine à rêves pour le réalisateur qu’une merveille scientifique, avec un hangar sous-marin digne d’un décor de la trilogie Avatar, des stations de montage vidéo capables de travailler avec des rushes de 8K – le plus récent stardard de résolution en image digitale – et des caméras presque partout. L’idée est de diffuser des chroniques sur des expéditions de recherche et d’exploration dans une émission de type téléréalité qui parlera autant des merveilles de la nature que des conflits humains. En octobre dernier, Ray Dalio et Michael Bloomberg ont annoncé un effort conjoint de 185 millions de dollars – 167,40 millions d’euros — pour « miser sur l’imagerie puissante d’OceanX afin de défendre la protection et la conservation des mers.

De leur côté, les mécènes Wendy et Eric Schmidt disposent également d’un bateau de recherche ultra-sophistiqué, le Falkor, qui navigue pratiquement en continu depuis 2013 et qui est mis à la disposition de chercheurs utilisant des technologies et des méthodes de recherche novatrices. Ils y ont accès à un système sonar de pointe pour cartographier les fonds marins, à une flotte de submersibles et à un système informatique avancé qui permet la visualisation de données en réalité virtuelle (plancton en 3D, par exemple) ainsi qu’à du mobilier extérieur en teck et à un sauna de luxe...   

Les Schmidt ont en fait été les pionniers de la Silicon Valley en matière d’exploration océanique, en finançant le développement de technologies révolutionnaires. Au moment où leur Fondation rencontrait Eric et David, elle avait déjà financé Richard Jenkins, un ingénieur et aventurier britannique. L'homme avait battu en 2009 le record du monde de vitesse au volant d’un véhicule propulsé par la seule force du vent, qu’il avait construit lui-même, et utilisé ce qu’il avait appris pour concevoir ce qu'il a baptisé le Saildrone. Ce drone autonome de 7 mètres à énergie solaire peut naviguer en haute mer pendant toute une année, recueillant des données et les transmettant par satellite vers la côte. Il peut être mis au service de nombreuses activités de recherche et de surveillance — mesure de l’acidification des océans, suivi de poissons marqués, détection de déversements d’hydrocarbures — à un coût bien inférieur à celui d’une expédition avec équipage. Pas besoin d’un gros navire ou d’une équipe nombreuse : il suffit de mettre quelques drones en route et de s’asseoir devant un ordinateur.

Pour les chercheurs, ces technologies abordables ouvrent de nouveaux horizons. « Le processus de décision change radicalement lorsqu’on dispose d’outils moins chers », explique Jim Bellingham, directeur du Center for Marine Robotics à Woods Hole Oceanographic Institution. Pendant des décennies, les océanographes organisaient leur travail en fonction du temps limité qu’ils pouvaient se payer à bord de navires, de sous-marins et d’autres équipements fort onéreux. Avec des données à présent beaucoup plus faciles à obtenir, explique Bellingham, un nombre croissant de chercheurs comprend que les projets de rêve sont enfin à portée de main.

Mais revenons-en à Eric et David. Avec l'argent de la fondation, ils développent en 2012 un ROV fonctionnel qui effectue plusieurs plongées dans la fameuse grotte dans les montagnes de Californie. Pas d’or pour les braves, malheureusement - la caméra du robot n’a filmé que des débris - mais l’effort leur livre un autre type de trésor. La communauté créée grâce à OpenROV. com les aide à réunir 100 440 euros dans le cadre d’une campagne Kickstarter qui offre en échange aux participants un kit DIY de robot sous-marin. Un an plus tard, OpenROV obtient 1,18 million d’euros dans le cadre d’une ronde de financement menée par True Ventures, une société de San Francisco qui avait fait partie des premiers investisseurs dans la Fitbit. C’est ainsi qu’en 2015, ils ont l'opportunité de concevoir leur premier drone prêt à l’emploi, qu’ils lancent dans le cadre d’une autre campagne Kickstarter.

Surnommé le Trident, il a à peu près la taille d’une boîte de céréales et semble sortir des usines Apple — un corps élégant, blanc, avec des panneaux latéraux en caoutchouc noir et juste l’œil de la caméra centré sur le devant. Capable de résister à des températures glaciales et à une profondeur de cent mètres — trois fois plus qu’un plongeur — il peut éclairer une épave (ou une palourde géante) avec sa rangée de six LEDS. Ses deux propulseurs lui permettent une vitesse maximale de 2 mètres par seconde. Le Trident est un succès, recueillant plus de 738 000 euros de promesses de dons.

Quatre ans plus tard, Sofar, la société de David et Eric, vend aussi des bouées appelées Spotters, qui ressemblent à des ballons de basket jaune canari coiffés d’un bob de panneaux solaires. Dotées de capteurs pour mesurer le vent et les vagues, elles peuvent transmettre des données par satellite à partir de presque n’importe quel point en mer. Sofar les vend pour 4 300 euros l’unité, soit environ 10 à 50 fois moins cher que le prix des bouées grand format généralement utilisées par les scientifiques. Bien que les Spotters ne recueillent pas les données avec la même précision et la même fréquence que les outils traditionnels, vu leur taille et leur coût réduits, elles peuvent être déployées sur des points où les bouées standards ne sont pas viables pour des raisons financières ou logistiques.

Des surfeurs aux pêcheurs

En février 2018, un chercheur néo-zélandais a largué cinq Spotters depuis un navire dans l’océan Austral, qui entoure l’Antarctique, où se forment de violentes tempêtes qui affectent les littoraux à des milliers de kilomètres de distance. Les Spotters ont été les premières bouées autonomes capables de mesurer en continu le vent et les vagues dans des eaux glaciales, et leur endurance laissait croire à la possibilité d’améliorer considérablement le suivi météorologique dans cette région. Au cours d’une année, elles ont dérivé sur plus de 4 000 milles et transmis des données provenant du passage de Drake – une des zones maritimes aux pires conditions météorologiques.

En plus d’améliorer les prévisions, les outils de surveillance autonomes ont le potentiel d’éclairer les études scientifiques sur le changement climatique ; un Saildrone a récemment fait le tour de l’Antarctique pour recueillir les toutes premières données sur les niveaux de carbone de la zone. Dans l’industrie du transport maritime, des informations détaillées en temps réel sur l’état de l’océan peuvent aider les pétroliers à modifier leur itinéraire et à économiser d’importantes quantités de carburant.

Il ne faudrait pas oublier non plus l'immense domaine des loisirs. Les surfeurs et les pêcheurs à la ligne utilisent le plus souvent des applications de prévisions maritimes qui dépendent de bouées du service public, stationnées généralement près des routes de navigation et des aéroports, touchant peu de pratiquants. C’est pourquoi, l’an dernier, un surfeur de grosses vagues a amarré un Spotter près de Mavericks, le célèbre « monster break » au sud de San Francisco. Comme par magie, il s'est mis à recevoir les données locales sur son téléphone, ce qui lui a permis de connaître la taille et la fréquence des vagues.

Tendance ou mouvement de profondeur ?

Paradoxalement, tout comme Eric Stackpole et David Lang, bon nombre des innovateurs du secteur des technologies océaniques n’ont pas d’expérience dans le domaine maritime, ce qui les mène parfois à préjuger de leurs innovations. Pelagic Data Systems, fondée à San Francisco en 2014, a démarré la production d’un système de suivi à l’énergie solaire pour les petits bateaux de pêche dans les pays en développement. De la taille d’un gros smartphone, les trackers utilisent les antennes-relais de téléphonie mobile pour enregistrer et partager automatiquement des données de localisation. Le système permet aux autorités de mieux gérer la pêche et de lutter contre les activités illégales, et les bateaux peuvent certifier que leurs prises ont été faites en dehors des zones protégées. Son fondateur, Dave Solomon, raconte que, lorsque la première série de prototypes est arrivée en Indonésie, les pêcheurs ont voulu voir ce qui se trouvait à l’intérieur des terminaux et les ont ouverts, détruisant ainsi l’étanchéité. « On était juste une bande de geeks dans un labo en Californie, dit-il. On n’avait rien compris. »

Aller vite quitte à faire des dégâts est une philosophie prédominante dans la Silicon Valley, mais elle met parfois mal à l’aise les chercheurs traditionnels. Un biologiste marin qui collabore avec un grand organisme de conservation estime que les milliardaires qui soutiennent les nouvelles technologies sont trop facilement emballées par « le dernier projet cool dont ils entendent parler lors d’un dîner en ville ».

Depuis que Lang et Stackpole ont commencé à expédier les Tridents aux contributeurs Kickstarter l’automne dernier, deux ans plus tard que prévu en raison de retards dans la fabrication — ils en ont vendu des milliers au prix de 1 520 euros. Un partenariat avec National Geographic a financé l’achat de 1 000 d’entre eux, qui seront distribués à des chercheurs, des groupes de conservation, des enseignants et des scientifiques amateurs. Parmi les bénéficiaires figure un biologiste de l’Université de Californie à Santa Barbara qui étudie la Rana muscosa ou Grenouille des montagnes à pattes jaunes, dans le parc national Yosemite, où ces amphibiens menacés d’extinction passent leurs hivers dans des lacs couverts d’épaisses couches de glace et de neige (déployer un Trident est bien plus facile que faire de la plongée dans ces conditions). Parmi les clients payants, on compte un service de pompiers de Floride qui a acheté deux drones pour des opérations spéciales de recherche et de sauvetage, notamment lorsqu’une voiture tombe à l’eau.

Recruter des scientifiques amateurs

Pour David Lang, « l’étendue des opportunités commerciales qui s’offrent à nous reste à voir » mais cela n’empêche pas Sofar de voir grand. Le plus ambitieux concept de l’entreprise rendu public jusqu’à présent est un réseau mondial de Spotters pour la surveillance des eaux autour des récifs coralliens, dont la destruction s’accélère dramatiquement avec le réchauffement des océans. Les scientifiques qui étudient les effets du changement climatique sur les coraux doivent se contenter en général des estimations de la température de surface fournies par les satellites, qui manquent d’importantes fluctuations sur des petites distances et des temps courts, et par des capteurs que des plongeurs fixent aux récifs et qui doivent ensuite être récupérés pour collecter les données. En ajoutant des indicateurs de température à des centaines de Spotters et en les amarrant autour des barrières de corail, les chercheurs pourraient surveiller les conditions environnementales en temps réel et mieux comprendre les effets des marées, vents et autres facteurs sur les taux de survie du corail. Pour l’observation des récifs, les équipes pourraient utiliser des Tridents, qui ne sont pas soumis aux mêmes limitations de sécurité que les plongeurs sous-marins.

Au cours de l’été 2019, Sofar a présenté le projet à différents investisseurs en mettant en avant la possibilité de faire avancer les connaissances sur les récifs coralliens pour seulement quelques millions de dollars. L’idée centrale de leur proposition était qu’une grande partie du travail pourrait être effectuée par des scientifiques amateurs, qui n’auraient pas besoin d’une formation spécialisée étant donné la facilité d’utilisation des Spotters et des Tridents. David Lang souligne que l’avantage principal, au-delà de la réduction de coût et de la rapidité de déploiement des capteurs, serait l’augmentation du nombre de personnes investies activement dans la santé des récifs. « Quand les gens participent au processus, ils sont plus engagés, dit-il. La méthode scientifique devient le message. »

Une réalité qui pourrait ressembler au rêve d'Eric et David au début de leur carrière de bricoleurs de garage : voir leurs drones, par milliers, à l’avant-garde de l’exploration.