En août 2015, un groupe de chercheurs océaniens s'est réuni sur la côte du Costa Rica pour étudier le comportement de nidification de la rare tortue de mer Olive Ridley. Les scientifiques souhaitaient découvrir le mystérieux comportement des tortues au large des côtes - une inconnue même des experts en matière de migration annuelle des reptiles, appelée arribada. Pour ce faire, ils se sont tournés vers un outil de recherche improbable: les drones. Loin au-dessus d’eux, un planeur à ailes fixes senseFly eBee surveillait les lieux.
À l'aide du planeur, les chercheurs ont pu observer les tortues se rassembler en grappes au large des côtes avant de se diriger vers la plage pour nidifier, une découverte qui a soulevé de nouvelles questions comportementales. Mais après cinq vols, le spécialiste des drones Rett Newton de l’Université de Duke a remarqué quelque chose d’étrange. Le sable de la plage s’accrochait aux pièces métalliques de l’avion. Plus alarmant encore, un bruit étrange émanait du moteur.
«Lorsque nous avons commencé à faire fonctionner le moteur, nous avons commencé à entendre des sons de type croustillants», explique Newton. C'était s'il y avait du sable dans les engrenages.
Il y avait. Le sable, de nature volcanique, était devenu magnétiquement attiré par les moteurs du moteur. C'était un défi que les chercheurs n'avaient pas anticipé. Craignant que le sable n'interfère avec les capteurs électroniques du drone, ils se sont déplacés vers un terrain de football et des terres agricoles à proximité. «Sinon, nos avions auraient été complètement détruits», déclare Newton.
Les drones ne sont pas réservés aux militaires et à la technologie. Maintenant, les chercheurs qui pensent généralement à la plongée ou à la pataugeoire commencent à se tourner vers le ciel pour les aider à résoudre des problèmes qui seraient autrement impossibles à résoudre. Les drones, ou systèmes autonomes non habités (UAS), peuvent constituer un avantage crucial pour compter les populations d'otaries, repérer les récifs coralliens, cartographier les proliférations de phytoplancton et même donner aux baleines un alcootest.
Pourtant, le passage d'opérations terrestres de drones à des opérations en pleine mer pose de gros défis, comme l'illustre l'expédition de tortues de mer Olive Ridley. Dans le cas du projet sur les tortues marines, le sable magnétique est devenu un autre défi sur une liste de considérations de planification de mission qui comprenaient déjà de l’eau salée, un éblouissement réfléchissant, une autonomie de batterie réduite, des eaux agitées et des conditions venteuses.
Alors, pourquoi certains chercheurs pensent-ils que l’utilisation de drones dans l’océan en vaut la peine?
Une tortue de mer ridley aux olives rares arrive sur la plage d'Ostional, au Costa Rica. Les drones pourraient aider les chercheurs à comprendre leur mystérieux comportement au large des côtes. (Solvin Zankl / Alamy) L'une des raisons pour lesquelles les instituts de recherche souhaitent utiliser la technologie des drones est que le prix des drones grand public est enfin devenu à la mesure de leurs moyens. Un drone bas de gamme utilisé à des fins d’enseignement peut coûter jusqu’à 500 dollars, tandis que les modèles haut de gamme dotés de capteurs et de caméras sophistiqués coûtent entre 20 000 et 50 000 dollars. Une autre est que les opérations sur le terrain en haute mer sont intrinsèquement dangereuses pour les membres d'équipage, tout comme les avions. Une étude réalisée en 2003 sur les dangers posés aux biologistes de la faune indiquait que les collisions impliquant des avions légers étaient la première cause de mortalité chez les scientifiques.
Le ministère de la Défense a commencé l’utilisation majeure de drones sur terre avec l’invention du Predator en 1994. Depuis lors, les drones sont devenus des outils militaires omniprésents et parfois controversés. Pourtant, selon John C. Coffey, ingénieur en chef des systèmes à la NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration), les drones ne sont devenus un centre de recherche océanique qu’il ya cinq ans. Bien qu’ils puissent être attribués à des projets NOAA remontant à il ya un peu plus de dix ans, une série d’obstacles devait être résolue avant que la technologie ne soit suffisamment fiable pour être utilisée sur le terrain.
Un environnement de navire peut être assez déroutant pour un drone. «Les opérations à bord des navires sont 10 à 100 fois plus difficiles que les opérations à terre», explique Coffey. Pour maintenir l'équilibre et la direction, le drone s'appuie sur une série de capteurs qui mesurent la force de gravité, la pression atmosphérique, le champ magnétique terrestre et la rotation angulaire. Ces capteurs sont calibrés aux conditions de l'environnement avant le contrôle. Mais le pont d'un navire est un début difficile. Le basculement peut provoquer un mauvais étalonnage, envoyant le drone pour un vol à mi-parcours imprévu et incitant une mission de sauvetage par des scientifiques frustrés. Les drones étanches existent, mais ils ne prennent souvent pas en charge les capteurs appropriés pour la collecte de données.
«Décoller et atterrir à partir d'une cible en mouvement est très difficile», déclare Coffey. De plus, le navire lui-même envoie une série de signaux, tels que des radars et des radios, qui peuvent poser des problèmes pour un drone en vol. Collectivement appelés interférences électromagnétiques, ces signaux doivent être pris en compte avant une mission planifiée. Les obstacles posés par une mer instable ont amené certains scientifiques à adopter une approche plus créative.
Michael Moore, de la Woods Hole Oceanographic Institution, étudie les mammifères marins, en particulier les grandes baleines à fanons, comme les baleines à bosse et les baleines franches. Au cours des 37 dernières années, il a travaillé aux côtés de ces géants et s’est intéressé à l’évaluation de la santé des baleines au moyen de levés de photographies aériennes effectués au moyen de petits avions il ya 20 ans. Inspiré par le travail d'un collègue utilisant des drones pour enquêter sur les populations de manchots en Antarctique, Moore a décidé d'essayer d'utiliser des drones en 2013.
Les baleines vivent à une distance considérable du rivage et comme la FAA exige une ligne de vue entre un pilote et un drone, un décollage vers la côte était hors de question. Au lieu de cela, Moore et ses collègues devaient piloter un drone depuis un petit bateau. Mais quand il a demandé à des contacts dans la marine au sujet de la logistique des vols, Moore a déclaré qu'il avait reçu des mises en garde douteuses.
Au début, les scientifiques ont dupé le drone en effectuant un étalonnage sur terre et en l’éteignant immédiatement avant de le transférer sur le bateau et de se diriger vers l’eau. Cependant, Don LeRoi, un ingénieur de l'équipe de Moore, a par la suite mis au point un correctif de code pour le drone Mikrokopter utilisé, et en 2014, Mikrokopter a intégré le code «mode bateau» dans son système d'exploitation. 3D Robotics, le plus grand fabricant de drones grand public aux États-Unis, a annoncé en avril qu’il prendrait en charge des logiciels similaires dans son nouveau drone Solo.
«Devinez quoi, nous l'avons compris», dit Moore.
Également prise par un hexacoptère, cette photo montre les conditions corporelles comparatives des épaulards. La femelle en haut semble maigre et en mauvais état. La baleine au bas est enceinte, son corps bombé derrière la cage thoracique. (NOAA, Vancouver Aquarium) Moore utilise maintenant régulièrement des drones et perfectionne une méthode de collecte des coups de baleine selon laquelle un drone hexacoptère survole une baleine immergée de six à dix pieds et attend que l’animal fasse surface et expire. Une plaque stérilisée repose sur le drone, qui collecte la vapeur condensée. Moore espère collecter suffisamment de données chimiques, y compris l'ADN, la présence microbienne et les taux d'hormones dans l'haleine de la baleine, pour mettre au point une méthode d'évaluation de la santé de la baleine. Pour que la collecte soit réussie, le pilote de drone doit asseoir le drone immédiatement dans le champ de tir de l'évent.
Depuis le bateau, les scientifiques s'appuient sur des indices visuels. "Le (drone) a tendance à bouger un peu", dit Moore.
Peut-être plus redoutables que les défis techniques de la recherche océanique, les drones sont des défis bureaucratiques de la FAA. La NOAA, un organisme gouvernemental, exploite un protocole standard semblable à celui de tout autre aéronef public volant dans le ciel, mais les entités publiques telles que les universités et les instituts de recherche doivent demander une exemption. En vertu de l'exemption, le pilote de drone doit être un pilote breveté, piloter le drone à moins de 400 pieds pendant la journée et être à la vue du drone.
Cependant, un nouveau développement peut aider les chercheurs à accéder à des drones et à les utiliser pour ce type de recherche. À compter du 29 août, un nouvel article du règlement de la FAA (article 107) visait à augmenter le nombre de non-amateurs qui ont accès aux drones, en ajoutant un test spécial permettant à une personne d'une institution ou d'une entreprise de devenir un pilote de drone certifié. .
L'Université Duke a même ouvert un nouveau centre, le Marine Conservation Ecology Unmanned Systems Facility, à l'automne 2015 pour aider les chercheurs et les étudiants intéressés à naviguer dans la technologie complexe et la réglementation entourant les projets de recherche océanique utilisant des drones. Le centre a offert ses premières classes cet été et prévoit l'achèvement de son centre dans un hangar à bateaux rénové d'ici la fin octobre. Au cours de l'été 2015, un atelier sur l'utilisation des drones pour les applications marines à Duke, auquel ont participé plus de 50 experts en technologie des véhicules autonomes, a mis en évidence la nécessité d'un centre de coordination des projets régionaux et mondiaux.
David Johnston, le directeur de l'installation, déclare qu'il espère que l'université peut être un centre de collaboration et de partage d'informations pour la recherche future sur les drones océaniques. Il considère que des revers tels que l’interférence magnétique du sable au Costa Rica sont une nécessité pour faire progresser la technologie. «Les drones sont un autre exemple d’endroits où nous pouvons échantillonner l’environnement de différentes manières et aborder des questions auxquelles nous n’aurions pas nécessairement été en mesure de répondre facilement, voire pas du tout.»
En savoir plus sur les mers avec le Smithsonian Ocean Portal.
