Des objets entre ciel et mer

Avez-vous vu le rarissime rayon vert, que le soleil lance parfois sur l’océan, avant de disparaître(1) ? Les physiciens brestois du Laboratoire de spectrométrie et d’optique laser (Lsol) veulent, eux aussi, émettre un rayon vert au ras des vagues. Ni radar ni sonar, ce rayon appelé lidar(2) aura pour objectif de détecter les objets flottants. « Les ondes radars ne pénètrent pas dans l’eau, explique Fabrice Pellen, maître de conférences en optique à l’Université de Bretagne Occidentale. Elles ne permettent pas de détecter des objets immergés. Le sonar, lui, est utilisé pour l’observation sous-marine. Mais il n’est pas adapté à la détection près de la surface, où la réfraction et la réflexion des ondes créent trop d’interférences. »

Pour la sécurité en mer

Le lidar des physiciens du Lsol permettra de voir ce qui se passe dans ce champ aveugle, près de la coque des navires. Les applications seront civiles, notamment pour détecter les objets en mer, qui menacent la sécurité de la navigation. Ou encore militaires, pour équiper les chasseurs de mines. Les premières recherches sur ce lidar ont d’ailleurs été financées par la DGA, à la fin des années 2000. Et des tests sur maquettes ont été réalisés dans un bassin de l’Ifremer, en 2008.

Une thèse démarre

Les nouvelles recherches qui démarrent aujourd’hui au Lsol, avec un doctorant qui planchera sur le sujet à partir de septembre, vont perfectionner les éléments du dispositif, valider la faisabilité du concept et aboutir à des essais en mer. L’objectif est aussi plus ambitieux : les physiciens veulent que le lidar détecte tous les objets flottant à moins d’un kilomètre, quand l’eau est claire, et jusqu’à 10 m de profondeur. Plusieurs acteurs suivent ce projet, dont DCNS et des PME en Bretagne et en région Paca. L’une des étapes importantes consistera à trouver le partenaire industriel qui mettra au point le capteur lidar final.

Mais rien n’est gagné. Les physiciens doivent trouver une stratégie pour coder et décoder les informations transmises par le rayon laser. Sa longueur d’onde (532 nm) a été choisie précisément : c’est cette couleur verte que la mer “absorbe” le moins(3). « Deux phénomènes s’opposent à la détection, précise Fabrice Pellen. L’absorption et la diffusion des ondes. En optique, plus on émet, plus le milieu diffusant renvoie de la lumière. Pensez à l’automobiliste la nuit, par temps de brouillard : il est aveuglé par ses propres phares. Ici, nous devons coder l’information pour nous affranchir de l’eau et ne voir que la cible. »

Autre paramètre important, l’inclinaison du faisceau laser : même si le lidar est fixé en haut du navire, le rayon rase l’eau presque à l’horizontal. La détection est ainsi dépendante de la houle : par mer agitée, quand les vagues sont hautes, le rayon pénètre mieux dans la mer. Quand la mer est d’huile, la détection est plus difficile. Dans tous les cas, ce rayon sera peu visible à l’œil nu : son diamètre est d’1 cm à la source et de 50 cm à un kilomètre de distance. Les probabilités de voir un rayon vert, émis par le soleil couchant, sont quand même beaucoup plus élevées.