Le premier humain américain

La pression de l'eau en haute mer rend difficile l'exploration humaine de l'océan. Un équipement spécial tel qu'un détendeur de plongée est nécessaire pour aider les humains à résister à la pression même à la profondeur moyenne de l'océan, qui est 380 fois plus élevée qu'à la surface, selon la National Oceanic and Atmospheric Administration des États-Unis.

Alvin, le premier navire américain à propulsion humaine dédié à la recherche scientifique, a permis aux humains de plonger jusqu'à neuf heures à 4 500 mètres. Alvin a été développé en 1964 par une équipe de recherche dirigée par la géophysicienne Allyn C. Vine à la Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), à Falmouth, Mass.

Grâce à Alvin, les scientifiques ont pu étudier les effets de la pression sur les microbes du fond marin et ont découvert des évents hydrothermaux qui aident à réguler la chimie des océans et à soutenir les écosystèmes.

En plus de la recherche scientifique, Alvin a mené plusieurs expéditions pour l'US Navy. Lors de son premier déploiement majeur en 1966, le navire a été envoyé à la recherche d'une bombe à hydrogène accidentellement larguée en mer Méditerranée après la collision d'un bombardier de l'US Air Force et d'un pétrolier au-dessus de l'Espagne. Il a fallu deux mois à Alvin pour le trouver.

Le submersible, qui est encore utilisé aujourd'hui, a été commémoré par un IEEE Milestone. La section IEEE Providence (RI) a parrainé la nomination. En raison de la pandémie de COVID-19, la cérémonie d'inauguration est toujours en cours de planification.

Administré par le Centre d'histoire de l'IEEE et soutenu par des donateurs, le programme Milestone reconnaît les développements techniques exceptionnels dans le monde.

LA POUSSÉE NÉCESSAIRE

Bien qu'Alvin n'ait pas été le premier véhicule sous-marin à commande humaine, ses prédécesseurs étaient gros et difficiles à manœuvrer. Dans une interview en 2015 avec le WGBH Forum Network, Dudley Foster, un ingénieur qui a travaillé sur Alvin, a décrit les submersibles précédents comme des « dirigeables ».

Lors d'un symposium de 1956 sur l'exploration en haute mer tenu à Washington, DC, l'US Office of Naval Research a fait une présentation sur l'un des submersibles : Trieste. Après la conférence, le bureau de recherche a envoyé une délégation, dont Vine, en Italie pour voir le véhicule de 18 mètres de long et 45 tonnes. La marine américaine a acheté Trieste en 1958 pour mener des recherches. Lorsqu'en 1960, il a fait une expédition à Challenger Deep, le point le plus bas de la fosse des Mariannes, c'était la première fois qu'un navire avec ou sans équipage atteignait le point connu le plus profond des océans de la Terre. Mais Trieste s'est avérée "trop ​​​​grande et encombrante pour les opérations de routine dans les océans", selon un article d'Eos de 2014.

Vine et son équipe de recherche, le WHOI Deep Submergence Group, en collaboration avec le bureau de recherche, ont demandé des offres pour construire un submersible plus petit et plus maniable. General Mills, à Minneapolis, a obtenu le contrat avec une offre de 498 500 $ US, selon l'article d'Eos.

INGÉNIERIE RÉVOLUTIONNAIRE

Alvin, qui porte le nom de Vine, a été conçu par l'ingénieur de General Mills, Harold "Bud" Froelich. Le cadre du navire a été construit en utilisant de la mousse syntactique, qui était suffisamment flottante et solide pour résister à une pression extrême. Alvin pesait 15 tonnes et mesurait environ 7 mètres de long, selon WHOI. Le navire a été achevé en 1964.

L'équipement de propulsion était logé à l'arrière du véhicule avec trois batteries au plomb et cinq sphères de flottabilité, qui contrôlaient son mouvement vertical. Les connecteurs et les câbles électriques et à fibres optiques ont été encapsulés dans des tuyaux et des boîtes remplis d'huile, ce qui les rend étanches. Pour aider Alvin à résister à la haute pression, le dos était ouvert afin que l'eau de mer puisse circuler autour de l'équipement.

Les chercheurs et le pilote étaient assis dans une sphère à l'avant du submersible. La sphère en acier, qui mesurait environ 2 mètres de diamètre et avait trois fenêtres en plexiglas, abritait des systèmes de survie. En cas d'urgence, la sphère pourrait se détacher et flotter à la surface. Alvin avait également des patins d'atterrissage pour pouvoir s'asseoir sur le fond de l'océan.

L'équipement dans la sphère contrôlait le submersible ainsi que deux bras robotiques et des caméras qui étaient montés à l'avant. Les bras pourraient être équipés de sondes et d'outils pour prélever des échantillons de sédiments et de vie marine. Une boîte isolée spécialement conçue garantissait que les échantillons collectés n'étaient pas gâchés par les changements de température ou de pression de l'eau, selon Dudley. Les appareils photo d'Alvin utilisaient des lampes à l'iodure de thallium pour éclairer le fond marin, qui, dit-il, émettait une lumière verte plutôt qu'une lumière blanche, car la première se déplace mieux dans l'eau et permet des photos plus lumineuses.

Alvin a coulé à environ 1 500 mètres au fond de l'océan en 1968, à 217 km au large des côtes du Massachusetts. Il a été récupéré un an plus tard.Woods Hole

RÉALISATIONS INCROYABLES

La première découverte scientifique majeure d'Alvin s'est produite par accident en 1968, lorsque le submersible a coulé à environ 1 500 mètres au fond de l'océan. Un câble s'est cassé alors que le véhicule était soulevé du navire de surface qui l'avait transporté à 217 km au large des côtes du Massachusetts pour chercher des baleines. L'équipage s'en est sorti indemne, mais la nourriture qu'ils avaient apportée pour le déjeuner a coulé avec le navire.

Quand Alvin a été récupéré un an plus tard, la nourriture - qui comprenait de la soupe, des sandwichs à la bologne et des tranches de pomme - était "essentiellement intacte", selon l'entrée de Milestone sur le wiki d'histoire de l'ingénierie et de la technologie. Les chercheurs ont cherché à savoir pourquoi la nourriture ne se décomposait pas comme elle l'aurait fait à la surface. Ils ont découvert que la pression supprimait la croissance des bactéries de surface présentes dans les aliments.

Une autre découverte importante - l'existence d'évents hydrothermaux - a été faite lors d'un voyage de recherche dirigé par l'océanographe Jack Corliss dans le Rift des Galapagos, situé dans le Pacifique Sud.

"Les évents hydrothermaux crachent des gaz surchauffés toxiques et de l'eau chargée de métaux, et pourtant les scientifiques ont vu des créatures telles que des vers tubulaires géants, des palourdes et des moules prospérer dans l'environnement", indique un article de 2020 Medium sur Alvin.

Corliss a vu que l'écosystème était isolé de la lumière du soleil et peu de temps après, selon l'article de 2020, a émis l'hypothèse que la vie aurait pu apparaître pour la première fois autour de ces évents.

"Corliss croyait que les évents hydrothermaux contenaient toutes les conditions nécessaires à l'origine de la vie sur Terre", déclare l'article de Medium.

Au cours des six dernières décennies, l'équipement d'Alvin a été amélioré à plusieurs reprises. Il comprend désormais un système de navigation acoustique et des caméras numériques à haute résolution. En mai, un nouveau système vidéo, de la robotique et de nouveaux modules de mousse syntaxique ont été installés. Les modules permettent à Alvin d'atteindre une profondeur de 6 500 mètres, selon l'entrée ETHW.

La plaque Milestone doit être affichée à l'extérieur du laboratoire Smith à WHOI. La plaque indique :

En 1965, la marine américaine a commandé le submersible de haute mer de la Woods Hole Oceanographic Institution, Alvin. De 1974 à 1984, les ingénieurs d'Alvin ont développé des systèmes de navigation acoustique (ALNAV), de communication, de photographie, d'éclairage et de survie spécifiquement destinés aux océans les plus profonds. Il est devenu l'un des instruments scientifiques en haute mer les plus importants au monde. Alvin a découvert les effets de la pression sur les microbes du fond marin, et l'étude d'Alvin sur les évents hydrothermaux a révolutionné notre compréhension des origines de la vie.