Inefficace sous l'eau, le MIT trouve un moyen de remplacer le GPS pour l'exploration sous-marine

08 novembre 2020 à 11h23
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UBL MIT
© MIT

Des chercheurs du MIT ont mis au point un dispositif qui devrait, à terme, permettre de cartographier les océans à la manière d’un GPS. 

Développé dans les années 70 et 80 suite au déploiement de satellites dédiés, le GPS a été une véritable révolution pour de nombreux domaines. Plus de 70 % de la Terre ne peut toutefois pas bénéficier de ce système qui repose sur les ondes radio. En effet, ces dernières se détériorent très rapidement dans l’eau, rendant impossible leur utilisation dans cet environnement. « Pourquoi ne pouvons-nous pas envoyer de véhicules sous-marins sans équipage en mission pour explorer l'océan ? Voici la réponse : nous les perdrons », explique Reza Ghaffarivardavagh, dirigeant des recherches réalisées par le MIT.

Réfléchir les signaux acoustiques plutôt que les transmettre

À l’heure actuelle, les appareils utilisés pour suivre les drones ou les animaux sous-marins envoient des signaux acoustiques à un récepteur qui détermine l’origine du son. Problème : ces dispositifs sont très énergivores et nécessitent un changement de batterie régulier, ce qui n’est pas idéal lorsqu’il s’agit par exemple d’une baleine en migration, explique le MIT. 

Les chercheurs de l’Institut de technologie du Massachusetts ont donc développé un système baptisé « Underwater Backscatter Localisation » (UBL) ou « localisation par rétro-diffusion sous-marine » en français. Ici, l’appareil réfléchit les ondes acoustiques plutôt que de les transmettre lui-même grâce à des capteurs piézoélectriques. Il n’a, de ce fait, pas besoin de batterie. 

« Contrairement aux systèmes de communication acoustique sous-marins traditionnels, qui nécessitent que chaque capteur génère ses propres signaux, les nœuds de rétrodiffusion communiquent en reflétant simplement les signaux acoustiques dans l'environnement. Ces nœuds peuvent également s'activer en récoltant l'énergie des signaux acoustiques. Ainsi [...], l’UBL nous permettrait de construire un GPS sous-marin durable, évolutif et sans batterie », déclarent les chercheurs dans leur article .

Un système qui a fait ses preuves, mais qui doit encore être perfectionné

Le système génère des impulsions binaires : 1s pour les ondes réfléchies et 0s pour les ondes non réfléchies. Tout n’est cependant pas si simple. En effet, l’océan est rempli d’échos acoustiques : en plus de se déplacer entre l’appareil réfléchissant et le récepteur, les ondes sonores voyagent également entre la surface et le fond de l'eau, revenant au dispositif à des moments différents. 

Afin de passer outre ces complications, les chercheurs ont eu recours à une méthode baptisée saut de fréquence. Ils expliquent : « Plutôt que d'envoyer des signaux acoustiques à une seule fréquence, l'unité d'observation envoie une séquence de signaux sur une gamme de fréquences. Chaque fréquence a une longueur d'onde différente, de sorte que les ondes sonores réfléchies reviennent à l'unité d'observation à des phases différentes. En combinant les informations sur le temps et la phase, l'observateur peut déterminer avec précision la distance qui le sépare du dispositif de suivi ». 

Si cette technique s’est révélée efficace dans les eaux profondes, elle rencontre davantage de difficultés dans les endroits plus denses. Sa technologie doit encore être perfectionnée, mais les scientifiques ont bon espoir en ses usages. Elle permettrait de suivre les véhicules autonomes sous-marins sans épuiser de batteries, ou encore d’aider à mieux étudier les fonds marins pour évaluer l'impact du changement climatique. 

Sources : ZDNet , MIT News

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Oldtimer
Ah ben là je suis sous l’eau… complètement perdu, sans GPS quoi.<br /> Bah oui je suis pas scientifique et j’ai du mal à suivre.
Adria
Le titre pourrait nous faire croire que c’est le MIT qui est inefficace. Petite correction ?
pouda
Titre pourri, effectivement on pourrait croire que c’est le MIT qui est inefficace…
Miky-III
Comme quoi, le GPS c’est comme le Pastis…
Patrick_Beau
Au lieu de transmettre un des données à travers un signal qu’ils génèrent, ils transmettent des données en transmettant ou non des signaux existants. Ainsi, ça leur coute beaucoup moins cher en énergie.
Oldtimer
@Patrick_Beau un peu à l’image des communications faites avec un héliographe mais avec des sons déjà présents dans l’eau ?
cirdan
Oldtimer:<br /> Ah ben là je suis sous l’eau… complètement perdu, sans GPS quoi.<br /> Bah oui je suis pas scientifique et j’ai du mal à suivre. <br /> «&nbsp;Ici, l’appareil réfléchit les ondes acoustiques plutôt que de les transmettre lui-même grâce à des capteurs piézoélectriques. Il n’a, de ce fait, pas besoin de batterie.&nbsp;»<br /> Tout est là !<br /> Disons que le système se comporte comme un miroir qui réfléchit une image, sauf que là ce sont les ondes acoustiques qui sont réfléchies. C’est très ingénieux.<br /> PS: complètement d’accord sur l’ambiguïté du titre. Pour info, ça s’appelle du janotisme.<br /> https://fr.wiktionary.org/wiki/janotisme
Rapidkiller
«&nbsp;Voici la réponse : nous les perdrons&nbsp;»<br /> Nous les perdrions. Le conditionnel sera mieux que le futur
Maelig_22
Dans l’article du MIT qui est en source, il y a: «&nbsp;The answer is: We will lose them,” he says.&nbsp;» donc tu comprendras bien que la nécessité de rester fidèle à la pensée du chercheur interviewé l’emporte.
Maelig_22
J’ai du mal à comprendre cet article. Après vérif sur l’article du MIT, ce n’est pas de la faute de la traduction. Les relais renvoient sélectivement certaines ondes acoustiques issues de l’émetteur, certes. Mais je n’arrive pas à voir si le principe piézoélectrique des relais permet juste de changer la géométrie du réflecteur pour passivement renvoyer certaines ondes acoustiques, ou si le relais utilise les mécanismes piézoélectriques pour accumuler de l’électricité (‹&nbsp;energy harvesting&nbsp;›) pour pouvoir réémettre les ondes acoustiques avec l’énergie accumulée. Dans ce deuxième cas ça serait beaucoup plus délicat, du fait de la faible accumulation d’énergie, d’avoir un bilan énergétique nul ou légèrement positif pour arriver au «&nbsp;net-zero energy&nbsp;» dont ils parlent (l’utilisation de ‹&nbsp;net&nbsp;› sous-entend un bilan énergétique). Bref, l’article est intéressant, mais un peu plus d’explications auraient été bienvenues.<br /> Edit: j’ai mal lu, ils parlent explicitement de «&nbsp;battery-free pinpointing system&nbsp;». Donc plutôt approche passive.
Rapidkiller
La traduction n’est pas nécessairement du mot pour mot
Maelig_22
Oui oui, tu n’as pas tort, surtout que pour cet exemple c’est vrai que le conditionnel passerait mieux
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