Sonar multifaisceaux
Ian Church utilise le sonar multifaisceaux pour cartographier les fonds marins. À partir d’un navire de recherche, il envoie des ondes de son en éventail dans l’eau. Les ondes rebondissent du fond marin et retournent au navire. Nous connaissons la vitesse du son qui traverse l’eau, donc nous pouvons calculer la profondeur du fond marin selon le temps qu’il faut pour entendre l’écho. Ian rassemble des millions d’images sonar pour créer des cartes détaillées.
Plongez plus profondémentEntrevue des technologies
Quelle technologie utilisez-vous pour votre travail?
Nous utilisons une variété de technologies sophistiquées pour notre travail, mais notre outil principal est le sonar multifaisceaux. Le mot sonar provient de SOund NAvigation and Ranging. Le sonar est basé sur le principe que le son peut parcourir de longues distances sous l’eau. Nous lançons une onde sonore à travers l’eau et nous entendons l’écho du fond marin (d’où le terme ‘sondage par écho‘). Nous connaissons la vitesse du son qui traverse l’eau (environ 1 500 mètres par seconde) et le temps qu'il faut pour entendre l’écho. À partir de cela, nous pouvons calculer la distance jusqu’au fond marin, ce qui nous donne la profondeur.
En plus de connaitre la profondeur, nous devons savoir où nous nous trouvons. Nous utilisons donc des satellites GPS pour déterminer notre position sur Terre. Avec un algorithme unique et la technologie, nous pouvons définir notre position n’importe où sur Terre à partir d’un GPS, avec une précision de 10 centimètres près.
Une série d’ordinateurs à bord le navire de recherche qui enregistrent et sauvegardent les données du sonar. (Photo: Ian Church/Université du Nouveau-Brunswick)
Comment fonctionne le sonar multifaisceaux?
Le sonar multifaisceaux est une étape avancée du système de sonar simple que j’ai décrit plus haut. La différence essentielle entre les deux systèmes est qu’au lieu d’écouter un seul écho provenant directement du dessous du navire, nous écoutons des échos provenant de centaines de directions différentes à travers le fond marin. Ces échos retournent au navire et forment un genre d’éventail de sondes sonores. L’écoute des échos provenant de différentes directions nous permet de cartographier le fond marin de façon plus efficace. Nous pouvons couvrir une plus grande région à chaque passage du navire et nous pouvons mesurer les plus petits détails du fond marin.
Lors de son passage, le navire balaie le fond marin avec un éventail d’ondes sonores. Les ondes rebondissent du fond marin et retournent au navire où l’écho est enregistré. (Photo: Ian Church/Université du Nouveau-Brunswick)
Est-ce une nouvelle technologie? Que faisaient les gens pour cartographier le fond marin avant l’invention du sonar?
Le sonar existe depuis environ 100 ans et la technologie derrière le sonar multifaisceaux commercial date d’à peu près 40 ans. Même si cette technologie semble ancienne, elle est assez récente si on considère que les hommes créent des cartes océaniques depuis plus de 1 000 ans. Avant l’invention du sonar, on mesurait la profondeur de l’eau en utilisant un outil qu’on appelait une ligne de sonde ou ralingue de plomb. La ligne de sonde était formée d’un poids de plomb attaché à une longue corde ayant des marques de profondeur à des intervalles spécifiques.
Comment une ligne de sonde était-elle utilisée?
On lançait le poids de plomb par-dessus bord en le laissant tomber jusqu’au fond de la mer. Une fois la corde rendue au fond, on déterminait la profondeur à l’aide des marques sur la corde qu’on rapportait ensuite à bord du navire. Ce travail était relativement simple dans les eaux peu profondes, mais beaucoup plus difficile dans les eaux profondes et cela prenait beaucoup plus de temps. Parfois, le poids de plomb avait une base creuse ayant une substance collante pour rapporter un échantillon de sédiments du fond (coquilles, sables, etc.). Les gens qui s’occupaient de faire des cartes nautiques (cartes océaniques) pouvaient donc décrire le type de fond marin, afin d'aider à déterminer les bons endroits pour la pêche et pour ancrer un bateau. Ces cartes, toujours en usage autour du monde, y compris dans les eaux canadiennes, utilisent les données de profondeurs et des types de fond marin qui sont enregistrées depuis les lignes de sonde.
Sur quels genres de navires travaillez-vous? Vivez-vous à bord?
Nous travaillons à partir de navires de toutes formes et de toutes tailles : des navires autonomes, télécommandés, d’un mètre de long seulement et de grands navires océaniques de plus de 100 mètres de long. Lorsque je faisais des cartes des régions non explorées de l’Arctique canadien, nous étions sur un brise-glace de la Garde côtière équipé d’un sonar multifaisceaux. Parfois, nous devons rester à bord du navire et parfois il est possible de rentrer à la maison tous les soirs. Tout dépend généralement de la distance de la région à cartographier. Nous travaillons le jour seulement souvent, à bord de petits bateaux. Sur les grands navires comme le brise-glace de la Garde côtière, nous travaillons en équipe, car le navire opère 24 heures par jour. Dans ce cas, nous restons à bord avec d’autres scientifiques, des techniciens et le personnel, pendant quelques jours et même quelques semaines.
Le groupe de cartographie océanique de UNB travaille souvent à bord du CSL Heron. Ce navire mesure 10 mètres de long et il est équipé d’une série unique d’appareils acoustiques de sondage. (Photo: Ian Church/Université du Nouveau-Brunswick)
Quelles régions intéressantes avez-vous explorées lors de votre travail?
La cartographie océanique est nécessaire là où se trouvent des plans d’eau menant à certains endroits extraordinaires dans le monde. J’ai souvent eu l’occasion d’explorer des régions spectaculaires que très peu de gens peuvent visiter. J’ai été chanceux d’avoir pu voyager autour de la planète en faisant de la cartographie océanique, y compris aux côtes est et ouest du Canada, au passage du Nord-Ouest et d’autres régions de l’Arctique canadien, à Hawaii, en Californie, en Floride, au golfe du Mexique, sur la Méditerranée, en Australie, à Singapour et aux îles Mariannes du nord dans l’ouest du Pacifique.
