Ce sont les conditions de sécurité qu’un submersible comme le Titan devrait avoir, encore perdu

La recherche effrénée du Titan et de ses cinq occupants se poursuit. Les bouées sonar ont enregistré des bruits de « martèlement » dans la zone de recherche mardi et mercredi. L’approvisionnement en oxygène du submersible manquant devait s’épuiser vers 10h00 GMT aujourd’hui.

La destination du navire restant à déterminer, le grand public s’interroge sur la sécurité de ces entreprises touristiques.

Le contexte

Le contexte dans lequel le Titan a disparu est inquiétant. des rapports ont été révélés détaillant les documents judiciaires d’un cas de 2018 montrant qu’OceanGate, la société à l’origine du submersible, a licencié l’employé David Lochridge après avoir fait part de ses inquiétudes quant à la sécurité du Titan.

Lochridge n’était pas d’accord avec OceanGate et s’est opposé à la décision de la société de commencer les plongées sans effectuer au préalable des “tests non destructifs” sur la coque du navire pour prouver son intégrité.

Toujours en 2018, une lettre envoyée à OceanGate par le Comité sur les véhicules sous-marins habités de la Society for Marine Technology, signé par 38 experts, a exprimé des réserves quant à la sécurité du submersible. Ils ont déclaré que “l’approche expérimentale adoptée par OceanGate pourrait conduire à des résultats négatifs (de mineurs à catastrophiques) qui auraient de graves conséquences pour tout le monde dans l’industrie”.

Comme il ressort de ces échanges, l’ingénierie et la régulation des submersibles hauturiers restent un terrain peu exploré. Et puisque le Titan opère dans les eaux internationales, il est techniquement libre gouvernance par les lois de n’importe quelle nation.

Dans ce cas, la plupart des concepteurs de submersibles choisiraient de faire certifier la conception du navire par une société de classification. OceanGate a délibérément décidé de refuser de le faire dans le cas du Titan.

navigabilité des submersibles

Lorsque nous parlons de « navigabilité » d’un bateau, nous faisons essentiellement référence à son aptitude à l’emploi, à sa sécurité d’utilisation et au respect de la protection de l’environnement.

Dans le cas du Titan, l’adéquation pourrait se résumer à la capacité de lancer en toute sécurité depuis un vaisseau-mère à la surface de l’eau, d’opérer de manière autonome jusqu’à 4 000 m (la profondeur approximative de l’épave du Titanic) et, après une immersion de quelques heures , remontent à la surface pour être récupérés par le vaisseau-mère.

La sécurité opérationnelle signifie que l’équipement n’est pas endommagé et que les passagers ne sont pas blessés (ou pire) à bord. Et la protection de l’environnement implique que le submersible n’aura pas d’impact significatif sur son environnement, comme la pollution ou la perturbation des écosystèmes.

Cependant, c’est le scénario idéal. Les submersibles en eaux profondes opèrent dans un environnement hostile, et les choses peuvent mal tourner.

résistance à la pression

Les submersibles et les sous-marins ont la forme qu’ils ont parce que les sphères et les cylindres sont géométriquement plus résistants aux pressions d’écrasement.

Au lieu de fonctionner dans une atmosphère respirable de 1 bar, si le Titan descendait à la profondeur du Titanic, il devrait résister à 370 bars de pression. Tout défaut dans la coque pourrait provoquer une implosion instantanée.

Quel est donc le seuil en dessous duquel une géométrie “hors circularité” devient un défaut ? Les industries utilisant des navires sous-marins à des profondeurs de plusieurs centaines de mètres utilisent généralement des coques en acier, qui ont généralement un seuil de non-circularité inférieur à 0,5 % du diamètre du navire. Serait-ce suffisamment sûr pour la coque pressurisée du Titan à 4 000 m de profondeur ?

Le Titan a une coque en composite de fibre de carbone et de titane. Ces matériaux sont extrêmement difficiles à concevoir et à évaluer structurellement, par rapport au matériau métallique seul. C’est probablement la raison pour laquelle OceanGate a équipé le Titan d’un “système de surveillance de la santé de la coque en temps réel”.

Il n’est pas clair si le système mesure réellement les contraintes de jauge de contrainte sur la coque, ou s’il est (comme l’a averti Lochridge) d’une analyse acoustique qui ne préviendrait de problèmes imminents que “souvent des millisecondes avant une implosion”.

La sécurité de l’intégrité de la coque pressurisée nécessite d’analyser plusieurs modes de défaillance, avant de déterminer un coefficient de sécurité pour chaque mode, en fonction de la profondeur d’immersion à laquelle on aspire.

Une fois la conception vérifiée (par des calculs), la validation dans le monde réel devrait se faire en deux étapes. Dans un premier temps, des tests non destructifs seront effectués sur la coque pressurisée fabriquée, pour vérifier la précision de sa géométrie et les éventuels défauts de circularité.

Les plongées réelles (idéalement sans pilote) doivent ensuite être effectuées à des profondeurs progressivement plus grandes, en utilisant des jauges de contrainte pour mesurer les valeurs réelles par rapport aux prévisions. Nous ne savons pas si le Titan a subi de tels tests.

Sauvegardes et redondance

Lors de la conception de l’architecture fonctionnelle et de la sélection de l’équipement, un concepteur prendrait en compte un certain nombre de scénarios “et si” pour se remettre de :

• Que se passe-t-il si les sources d’alimentation principales tombent en panne ?
• Que se passe-t-il si mon ordinateur plante et que le pilote perd le contrôle ?
• Que se passe-t-il si mon système de communication principal tombe en panne ?
• Comment le submersible peut-il indiquer au vaisseau-mère qu’il y a un problème ?

Ces scénarios engagent les architectes navals à garantir ce qu’on appelle un SFAIRP (dans la mesure du possible) de sécurité. Il s’agit non seulement d’atténuer les conséquences d’un accident, mais aussi d’empêcher qu’il ne se produise.

Concrètement, cela signifie avoir :

• une réserve d’oxygène (par exemple, en attendant une équipe de secours),
• des sources d’alimentation principales et des systèmes de secours fiables,
• une autre source d’alimentation (par exemple, hydraulique) en cas de panne de courant.

Chacun de ces systèmes nécessiterait une vérification (théorique) et une validation (test) spécifiques pour l’environnement particulier.

L’équipement commercial disponible dans le commerce peut être adapté à bord si son adéquation à diverses situations est prouvée. Cependant, la plupart des composants externes (en raison de la pression d’écrasement) et des systèmes de sécurité nécessiteraient une conception personnalisée.

Le Titan aurait utilisé certains équipements “prêts à l’emploi”, mais il est difficile de savoir s’il était certifié pour son utilisation prévue à ces profondeurs.

Systèmes de sécurité

Dans le cas du Titan, un câble vers le vaisseau-mère aurait garanti une communication bidirectionnelle instantanée et des taux d’échange de données plus rapides. Mais ces câbles peuvent s’emmêler avec des dangers potentiels sur un site d’épave.

Pour cette raison, les ancres sont surtout utilisées dans les véhicules sans pilote ; les submersibles habités préfèrent faire confiance au pilote. De plus, les GPS, les téléphones portables par satellite et les systèmes d’identification automatique ne peuvent pas être utilisés sous l’eau. Ces outils utilisent des ondes électromagnétiques qui ne voyagent pas profondément sous l’eau (bien qu’elles puissent être utilisées en surface).

Certains sous-marins sont équipés d’une balise de détresse, équivalente à une radiobalise de localisation des sinistres (EPIRB). Celui-ci peut être activé sur ordre du commandant de bord ou au moyen d’un interrupteur « homme mort ». Si le pilote répond à un test à intervalles réguliers, une absence soudaine de réponse amène le système à supposer que l’équipage est en incapacité.

Il faut s’attendre à ce que les “chocs” signalés soient ceux de l’équipage et des passagers du Titan se cognant contre la coque pressurisée toutes les 30 minutes. C’est une technique qui est enseignée à l’équipage des sous-marins militaires lorsqu’ils s’échouent au fond de la mer.

Un émetteur acoustique à haute fréquence serait encore plus efficace, fournissant une précision directionnelle pour localiser un submersible en détresse.

Plusieurs situations peuvent également se produire en surface, dans le cas où le Titan a fait surface. Même s’il l’a fait (ou le fera), l’équipage et les passagers ne peuvent pas ouvrir l’écoutille verrouillée du navire. Ils auraient probablement encore à faire face à l’atmosphère potentiellement contaminée à l’intérieur.

Pour compliquer encore les choses, la couleur blanche du Titan le rendrait difficile à détecter dans la mer écumeuse. Pour cette raison, les artefacts flottants détectés d’en haut sont généralement des tons orange ou jaune, ce qui permet une plus grande visibilité.

L’avenir des submersibles en eaux profondes

Espérons que l’équipage et les passagers du Titan seront secourus. Mais si le pire se produit, l’examen médico-légal examinera inévitablement si le Titan a atteint les seuils de base pour démontrer sa navigabilité.

Bien que diverses sociétés de classification proposent un ensemble de normes pour les sous-marins et submersibles commerciaux, le choix de suivre ces normes reste un processus volontaire (généralement poussé par l’assureur de l’actif).

Il est temps de reconnaître que la navigation à grande profondeur est aussi complexe, sinon plus, que la navigation spatiale, et que garantir la sécurité des submersibles doit être plus qu’une question de choix.