ACCUEIL NXI GESTATIO

ACCUEIL OBSERVATOIRES

OBSERVATOIRES DE L’INACCESSIBLE,ÉTUDE No 2

OBSERVANTES ABYSSALES

[ Quatre lieux sous les mers ]

 La surface du fond des océans, cinq fois plus grande que celle des terres exondées, est beaucoup moins connue que celle de la Lune. Elle n'a été entièrement explorée que de façon globale par sonar. Il est quasiment impossible de prendre pleinement conscience de l'immense variété des lieux, des paysages et des formes de vie qui s'y trouvent.

L'installation proposée consiste à connecter sur plusieurs stations sous-marines de l'observatoire NEPTUNE, situées dans une plaine abyssale du Pacifique au large de Victoria et éventuellement dans la mer de Baffin, un ensemble de caméras panoscopiques, de caméras CCDS, de senseurs acoustiques et de projecteurs qui peuvent être activés à distance. Les projecteurs s'allumeront quelques heures par semaine pour ne pas perturber les écosystèmes océaniques. Les données transmises permettront de projeter en temps réel, dans n’importe quel théâtre immersif muni d’un dispositif de projection sphérique, les images et les sons captés. Pour le spectateur, l’installation évoquera un planétarium qui, au lieu de montrer la voûte céleste, révèlera les strates océaniques profondes, et éventuellement l’activité qui s’y déroule au moment où il les observe.

Les équipements seront hébergés dans des sphères creuses en titane et en acier extrêmement résistantes, qui feront elles-mêmes parties de sculptures sous-marines appelées « Observantes Abyssales ». Le projet prévoit la réalisation de quatre sculptures à la forme bio-inspirées, toutes différentes, mais toutes basées sur un même principe morphologique. La nature sculpturale de la forme peut poser question, du fait qu’aucun humain ou presque ne sera amené à la voir ; mais ce n’est pas là une raison valable pour enlaidir un environnement aussi extraordinaire qu’une plaine abyssale par un objet à l’esthétique approximative. Ici, les contraintes du milieu abyssal ont conduit à concevoir une sculpture évoquant une colonie d’organismes marins, de type anémone ou ver à ocelles.

Première version des observantes abyssales, développée en 2018. Il s’agit de sculpture d’une hauteur d’environ 120cm, en titane et en acier inoxydable. La sphère centrale contient les caméras et les projecteurs, ainsi que les hydrophones. Les tubes de cuivre acheminent près des hublots une eau enrichie en chlore (par électrolyse de l’eau de mer) et en cuivre, deux substances qui contrôlent la formation de biofilms. L’eau balaie les hublots en un léger mouvement de spirale afin d’éviter les dépôts de particules.. Les petites sphères permettent d’observer les alentours de l’Observante principal (modèle numérique : N. Reeves • NXI Gestatio)

Troisième étude pour les Observantes (2019), évoluée à partir des discussions avec les ingénieurs d’Ocean Networks Canada et pour optimiser les équipements à partir des nouveaux dispositifs disponibles.  La  forme finale résulte d’une exploration des étroits interstices de liberté artistique et formelle laissés par les contraintes colossales qui prévalent en grande profondeur : par 3000 mètres de fond, la pression équivaut à celle d’une colonne de plomb de près de 400 mètres de hauteur. Dans cette version, la grande sphère centrale, qui était en pression atmosphérique, a été remplacée par un ensemble de petites sphères, ce qui permet une diminution considérable des épaisseurs de paroi - la version précédente repérait des hublots de 7-8cm d’épaisseur, avec un risque important de distorsions optiques (modèle numérique : Y. Anastassova • NXI Gestatio)

ÉTAT DU PROJET - Considérablement ralenti durant la pandémie, le projet reprend tranquillement de la vigueur. Une équipe d’élèves ingénieurs de l’ÉTS-Montréal procède à la validation des aspects techniques durant la session d’automne 2022. Un modèle en impression 3D est en cours de réalisation. Il servira de base à un prototype en aluminium qui sera testé en faible profondeur (15-20m) dans l’estuaire du Saint-Laurent pour vérifier les protocoles de transmissions de données et de regroupement d’images.

LA PLATE-FORME OCEAN NETWORKS CANADA

www.oceannetworks.ca

Ocean Networks Canada est le plus grand réseau d’observatoires océaniques sous-marin de la planète. Trop peu connu du grand public, il connecte par un réseau de câbles sous-marins de plusieurs centaines de kilomètres des stations d’observation situées en plaine abyssale et fournit des données visuelles, audio, environnementales et bien d’autres à la communauté scientifique, aux communautés autochtones, aux pêcheries, et à toute personne désireuse de les utiliser. Le projet des Observantes Abyssales ne pourrait avoir lieu sans un partenariat étroit avec cet équipement majeur de recherche scientifique.

L'observatoire NEPTUNE (North-East Pacific Time-series Underwater Networked Experiments) est situé au large de l'île de Vancouver (voir cartes ci-dessous). L'infrastructure sous-marine consiste en une boucle de fibre optique d'une longueur de 812 km reliant différentes stations équipées de sondes et d'instruments de mesure. Elle permet des études scientifiques à long terme à haute résolution temporelle, ce que l'exploration plus traditionnelle par navires scientifiques ne peut accomplir.

Cette image montre une varte détaillée des différents réseaux sous-marins au large des côtes canadienne et américaine du Pacifique. Ces observatoires constituent d’extraordinaires plates-formes d’observation scientifique, du même calibre que les très grands télescopes astronomiques, et qui sont largement méconnues du public en général. L’installation des Observantes, au-delà de sa composante artistique, permettra de les faire mieux connaître.

 La station « Endeavour » est l’une des plus profondes. Cette image détaillée montre que chaque station est en elle-même un véritable réseau de sondes et d’équipements de saisie de données, déployé de façon à en étudier les environs. On notera la variété de reliefs sous-marins autour de cette seule base, où devrait s’implanter l’Observante No 3.  Le réseau couvre des environnements variés, tels que la côte ouest de l’île de Vancouver, des sources hydrothermales au fond de plaines abyssales, ou un segment de la dorsale médio-océanique Juan de Fuca, ce qui offre aux scientifiques une plate-forme de recherche unique pour l'étude des liens entre les phénomènes observés aux différents endroits.

L'association en un même lieu d'instruments de mesure de différents types permet aux scientifiques d'étudier les interactions entre tous les processus géologiques, physiques, chimiques et biologiques mis en jeu dans le système dynamique Terre-océans ; l’image ci-dessus montre l’installation f’un système avancé de détection précoce de tremblements de terres.  Les données recueillies arrivent à la station de Port Alberni sur l’île de Vancouver avant d'être expédiées vers l'Université de Victoria par fibre optique, d'où elles peuvent être diffusées sur différents réseaux, académiques institutionnels ou publics..

DÉTAIL DES OBSERVANTES

Chaque branche de l’Observante porte une ampoule à pression atmosphérique qui contient soitune caméra optique, soit une caméra CCD (pour l’observation de la bioluminescence), soit un projecteur (« spotlight ») à LEDs de puissance. Un courant d’eau très lent, propulsé par une pompe située dans le polyèdre central, est mis en rotation par un stator situé dans la tige. L’eau, comme il est précisé plus haut, est enrichie en cuivre et en chlore. Le chlore se redissout immédiatement dans l’eau de mer d’où il a été extrait et ne présente donc aucun risque environnemental.

Le polyèdre central, basé sur un icosaèdre, peut accepter jusqu’à 48 branches. En équipression, il héberge les différents équipements techniques requis par l’Obervante et assure la connexion au réseau NEPTUNE qui acheminera les données vers la terre ferme. Les branches pourront être posées et enlevées individuellement par l’intervention d’un sous-marin robotisé déjà utilisé pour la maintenance des stations sous-marines ; le nettoyage des hublots par eau enrichie permet d’espacer considérablement les périodes de nettoyage. L’objectif est d’arriver à laisser la sonde fonctionner de façon autonome pendant des périodes minimales de trois ans de façon à limiter les remontées et les descentes, qui sont très coûteuses.

Diagramme des quatre modules. Les modules latéraux contiennent les caméras qui observent l’installation, des projecteurs LEDs, et les équipements qui contrôlent la formation de biofilms. Le module de cuprination assure l’enrichissement en cuivre; le module d’électrolyse sépare le chlore du sel de mer, et l’injecte dans le flux d’au qui balaie les hublots; le module de filtration, qui contient aussi les pompes, garantit que les tubulures ne seront pas obstruées par des débris sous-marins. Les éléments filtrants sont à nettoyage automatique. Grâce à ces dispositifs, l’objectif est de permettre à la sonde de fonctionner de trois à quatre ans sans entretien des hublots.

DIFFUSION : IMAGES ET SONS EN TEMPS RÉEL

Située au centre-ville de Montréal, la SATosphère de la Société des Arts Technologiques est le seul théâtre entièrement immersif au Canada, et l’un des rares dans le monde. Elle constitue l’environnement idéal pour la présentation du projet, qui peut néanmoins être diffusé, moyennant quelques adaptations informatiques, dans des espaces de types variés. Plusieurs planétariums disposent d’équipements permettant projection hémisphérique; des sphères gonflables nomades peuvent également être équipées.

La principale caractéristique de l’installation est de transposer les images et les sons des abysses en temps réel. La nature numérique des données permet des diffusions en plusieurs lieux simultanés. Les images produites sont de deux natures différentes : des images « optiques », captées lorsque les projecteurs sont allumés, et des images prises par des caméras CCD en luminosité nulle, révélant les phénomènes de bioluminescence provoqués par les organismes abyssaux - poissons, méduses, céphalopodes, zooplancton et phytoplancton…

Afin de ne pas perturber l’écosystème abyssal, les projecteurs ne peuvent être allumés que quelques heures par semaine, mais la répartition de ces heures peut varier. Il est prévu d’insérer les présentations « optiques » dans le calendrier régulier de salles de projection hémisphériques à une heure et un jour précis de la semaine, à la manière d’une séance de cinéma. Les projections d’images CCD pourront être présentées en tout temps, et pourraient même devenir, dans certains cas précis, des événements permanents, diffusés dans les mêmes théâtres lors des tranches horaires qui ne sont pas occupées par les spectacles réguliers du théâtre.

 présentées en tout temps, et pourraient même devenir, dans certains cas précis, des événements permanents, diffusés dans les mêmes théâtres lors des tranches horaires qui ne sont pas occupées par les spectacles réguliers du théâtre.

Dans tous les cas, les sons en provenance des abysses seront diffusés avec les images. Contrairement à l’expression consacrée depuis les films documentaires de Jacques Cousteau, les fonds sous-marin ne sont aucunement le « monde du silence ». Ils sont parcourus de sons et de bruits qui proviennent parfois, grâce à la présence de strates supra-conductrices pour les ondes sonores, de plusieurs milliers de kilomètres. On entendra entre autres les mugissements des cétacés marins; le bruit des vagues sur les récifs, le grondement de phénomènes sismiques; ainsi que des bruits d’origine humaine, comme les sons en provenance des bateaux et des sous-marins.

Dans tous les cas, les sons en provenance des abysses seront diffusés avec les images. Contrairement à l’expression consacrée depuis les films documentaires de Jacques Cousteau, les fonds sous-marin ne sont aucunement le « monde du silence ». Ils sont parcourus de sons et de bruits qui proviennent parfois, grâce à la présence de strates supra-conductrices pour les ondes sonores, de plusieurs milliers de kilomètres. On entendra entre autres les mugissements des cétacés marins; le bruit des vagues sur les récifs, le grondement de phénomènes sismiques; ainsi que des bruits d’origine humaine, comme les sons en provenance des bateaux et des sous-marins.

Le contenu (concept, titre, texte) de cette page : © Nicolas Reeves et NXI Gestatio, ainsi que les images et le diagramme des Observantes.