Approche de collaboration scientifique Eléments de contexte SeaOrbiter est un projet privé d’exploration des océans dédié à la sensibilisation et à l’éducation au développement durable appliqué à l’océan. Il est proposé à la communauté scientifique française et internationale afin d’offrir aux chercheurs du temps de travail à la mer élargi et la possibilité de placer à bord un éventail de programmes de recherches pluridisciplinaires qui sera conduit par un équipage de 6 scientifiques embarqués et travaillant à la manière de ce que propose la plateforme scientifique collaborative de la station spatiale internationale. A ce titre, SeaOrbiter s’inscrit en complément des outils d’observation de l’océan actuellement mis à la disposition et utilisés par la communauté scientifique marine (navires océanographiques, bouées automatiques, satellites, expéditions privées…). Cependant, la spécificité de SeaOrbiter et sa « valeur ajoutée différenciante » - par rapport à un navire océanographique conventionnel notamment - repose sur un certain nombre de paramètres liés à son concept et à son design : - Allongement du temps de mesure et d’observation : en se laissant dériver dans la masse d’eau, SeaOrbiter élimine une grande partie des contraintes liées à la navigation (carburant, temps homme à la mer, mise à l’eau de plongeurs ou d’engins sous-marins) et permet aux scientifiques: o d’imaginer de nouveaux programmes de recherche embarqués sur 3 mois, 6 mois ou plus o de réévaluer des recherches en cours sur un plus long terme o d’utiliser les engins exploratoires embarqués sur des périodes de temps plus longues et d’optimiser leur collecte de données o de permettre une calibration plus suivie avec les satellites et les réseaux de bouées automatisées o de multiplier les possibilités d’observations et de mesures in situ en plongée - Matérialisation d’un transect au niveau de l’interface océan/atmosphère proposé par la carène du SeaOrbiter et permettant de recevoir des capteurs sur 51 m de hauteur (20 m au-dessus de l’eau, 31 m en-dessous de la surface). La dérive apportant la dimension du déplacement, la plateforme permet donc des relevés permanents dans trois dimensions couvrant 3 milieux : le sous-marin, l’aérien et l’interface eau-air. - Extension du domaine de recherche vers le monde sous-marin : le laboratoire hyperbare permet aux scientifiques en saturation de pratiquer, en éliminant une grande partie des contraintes liées au temps de plongée et à la profondeur accessible dans ce même temps, autant de sorties sous la mer qu’ils le souhaitent pour : o Effectuer des observations suivies en pleine eau o Effectuer des mesures de biodiversité ou des relevés de paramètres physico-chimiques par des dispositifs placés sur le disque stabilisateur sous-marin - Observation proactive permanente à travers de larges plateformes d’observation sous-marine, 24h/24 et pendant de longues périodes par des opérateurs embarqués. - Absence de parasitage acoustique et immersion fine dans la masse d’eau En résumé, et au-delà de ses caractéristiques spécifiques, SeaOrbiter combine les avantages d’un navire océanographique (laboratoire embarqué, pro activité des scientifiques du bord, moyens de plongée humains et technologiques), d’un laboratoire sous-marin du type Aquarius (immersion constante dans le monde sous-marin et possibilités de sorties en plongée quasi illimitées) et d’une bouée automatique (relevés de mesures automatisés, multiplicité des types de mesures, transmission des données…) et se veut en même temps une plateforme dédiée à l’éducation grâce à un système mondial de liaisons de données multimédia. Ce vaisseau propose donc une approche novatrice de l’étude du fonctionnement de l’océan par une intégration complète de la chaine de mesures sur toutes les dimensions marines, associée à la possibilité d’analyse pro active par des scientifiques embarqués, et la diffusion des données à l’échelle mondiale. Identification de quelques thèmes de recherche Biodiversité - Mesures continues de la concentration planctonique, analyse continue des espèces planctoniques, cartographie régionale fine des populations planctoniques et impact des courants marins. Calibration des données satellitaires - Suivi et compréhension du comportement et des phénomènes de migrations de nombreux organismes, depuis le plancton jusqu’aux grands mammifères marins - Evaluation acoustique des biomasses environnementales (plancton, faune pélagique…) et analyse des modes de communication et de repérage des mammifères marins - Marquage et suivi ultrasonique de grands poissons pélagiques - Evaluation de la ressource halieutique par effet DCP (ex : populations de thonidés) - Etudes de création d’une pyramide alimentaire en plein eau et établissement des réseaux trophiques par effet DCP et agrégation de vie marine. - Echantillonnage différencié au sein des courants marins du plancton microscopique (picoplancton, nanoplancton, cyanobactéries, bactéries, virus…) et influence des zones de production primaires des aires marines du large. Importance génomique et biomédicale de ces organismes - Etudes de l’interaction entre production primaire et dynamique océanique dans les phénomènes d’exportation de matière organique de surface vers les zones profondes et les sédiments abyssaux, cas particulier des déserts marins du large - Répartition spatiale et notamment verticale des espèces du microplancton au sens large - Etude des pollutions de surface au large (hydrocarbures et tensio-actifs notamment) et de leur impact sur la les masses d’eau, les communautés pélagiques, la composition et la qualité du plancton et leur incidence sur les chaines trophiques et la ressource halieutique Océanographie physique et dynamique - Suivi de l’évolution des masses d’eau et des différents niveaux de turbulence - Suivi et évolution des paramètres physico-chimiques en fonction de la dynamique du courant - Calibration et validation de données satellitaires CO² et climat - Etudes à petite, moyenne et grande échelle des échanges eau/air, notamment pour ce qui est des gaz à effets de serre - Suivi de la concentration de CO² subsuperficiel et intraocéanique - Mesures des paramètres d’acidification de l’océan et approche cartographique des zones mortes ou en voie d’acidification - Calibration des données satellitaires météorologiques Psychologie, physiologie et sociologie humaine en lien avec les missions spatiales - Etude du comportement physiologique des aquanautes dans un environnement saturé sur un longue période - Etude du comportement psychologique d’un équipage en milieu confiné et complexe - Recherches sur la communication avec un équipage vivant dans un module isolé et lointain - Recherches sur la télémédecine et la téléchirurgie en milieu isolé et complexe Quelques partenaires scientifiques déjà identifiés France : Europe : USA : Corée du Sud : Japon : Principes de collaboration L’équipe de SeaOrbiter souhaite, dans un premier temps, regrouper l’ensemble des représentants de la communauté scientifique française (Ifremer, Cnrs, Cnes, Institut Pasteur…) ou européenne pour ce qui est de l’Esa, au sein d’un comité scientifique auquel ils siègeront. Dans un deuxième temps, ce comité scientifique sera élargi à des membres représentant les grands organismes scientifiques internationaux partenaires du programme SeaOrbiter. A/ En confiant à Ifremer la responsabilité d’animer le comité scientifique du programme SeaOrbiter, l’équipe de SeaOrbiter souhaite que la définition de l’orientation des programmes de recherches embarquées se fasse en plein accord avec les grands programmes de recherches nationaux et internationaux dans le domaine des sciences marines. Cette collaboration avec Ifremer peut donc reposer sur les points suivants : - Coordination nationale d’un appel à projets au cœur de la « boîte » mer de l’Alliance pour les sciences de l’environnement (Ifremer/CNRS/IRD/Météo France…) et concernant des études du milieu naturel - Coordination internationale avec les grands organismes scientifiques liés au domaine maritime dont certains ont déjà été identifiés et approchés par le programme SeaOrbiter et avec lesquels Ifremer a déjà, pour la plupart, des accords de coopération. - Coordination avec Eurofleet pour une complémentarité des moyens de recherches à la mer directs (navires et campagnes océanographiques) et indirects (matériels embarqués). - Une collaboration sur des aspects de communication, de médiation scientifique et de sensibilisation grand-public et des scolaires en vue notamment de redonner de l’engouement aux jeunes générations pour qu’ils aient envie de se lancer dans la grande aventure des sciences marines B/ Il est aussi envisagé de donner, au sein du comité scientifique de SeaOrbiter, une place prépondérante au CNRS, au CNES et à l’ESA. En effet, au-delà des programmes marins spécifiques, dont certains se font déjà en collaboration avec l’Ifremer, et au-delà du lien de calibration et de validation des données recueillies par toute la panoplie de satellites effectuant une variété de mesures océanographiques et climatologiques impliquant plus particulièrement le CNES et l’ESA, ces trois organismes pourraient coordonner l’appel à idées pour le développement des sciences de l’univers mérien, car « c’est de l’océan que naîtra le destin des civilisations à venir ». Un grand nombre de champs applicatifs et opérationnels sont en effet concernés comme par exemple : - La résistance des matériaux - Les défis de la construction en milieu extrême, notamment marin et sous-marin - Les énergies renouvelables provenant notamment de la mer - L’électronique de pointe en milieu complexe et hostile (marin) - La robotique embarquée - La physiologie de l’homme en milieu confiné complexe - La nutrition de l’homme en milieu extrême - Les conditions de vie dans un milieu naturel complexe - L’intégration du système d’observation global (satellitaire) et des systèmes d’observation in situ - La conception de systèmes intégrés en close loop avec prise en compte de la recyclabilité des matériaux, des systèmes vie, de la production de déchets… - La mise en œuvre d’approches opérationnelles complexes dans la conception de systèmes complexes - L’analyse et la réduction totale des perturbations induites par les systèmes d’analyses et de mesures comme par leurs composantes instrumentales dans le champ opérationnel dans l’esprit du « Planetary Protection » des agences spatiales Une partie de ces travaux de recherche pourraient être effectuée en collaboration avec l’ESA qui a d’ores et déjà montré son intérêt pour le projet SeaOrbiter comme « training analog » de l’ISS et avec qui l’équipe SeaOrbiter développe par ailleurs une approche collaborative basée sur des programmes scientifiques faisant intervenir à la fois la technologie et l’humain. Initié à travers le programme Neemo de la Nasa, que l’équipe de SeaOrbiter suit depuis plusieurs années, cet axe de recherche repose sur la mise en œuvre d’une plateforme d’entrainement pour astronautes en analogie avec les futurs programmes opérationnels de l’ISS. Cette plateforme doit inclure un volet humain d’analyse de la performance d’un équipage soumis à des conditions extrêmes, reproduisant le stress d’un vol spatial habité, comme un certain nombre de possibilités de tester des solutions de design innovant intégrant les principes de close-loop ou de cradle to cradle si importants pour le futur de l’exploration spatiale.
au programme de SeaOrbiter
à - 12 m
Ifremer – Alliance pour les sciences de l’environnement / CNRS - INSU / IRD / CNES / Météo France
ESA / Wegener Institute
International :
Woods Hole Oceanographic Institution / Scripps Oceanographic Institution / University of Hawaii / NOAA / Nasa
Kordi
Jamstec
