L’archéologie des abysses

L’archéologie des abysses

Le Département des recherches archéologiques subaquatiques et sous-marines (DRASSM), créé en 1966 par le ministre des Affaires Culturelles André MALRAUX, est le premier département au monde d’archéologie sous-marine.

Jusqu’alors, cette discipline passionnante mais exigeante s’est malheureusement, sauf en de rares occasions, limitée à une soixantaine de mètres de fond laissant des milliers d’épaves des grands fonds hors d’atteinte de la main expérimentée de l’archéologue plongeur.

L’enjeu pour le DRASSM est aujourd’hui d’inventer, avec ses partenaires, l’archéologie de demain, celle des abysses, grâce à des outils robotiques qui permettront de réaliser, dans le futur, des fouilles archéologiques méthodiques jusqu’à 2 000 mètres de profondeur, repoussant ainsi les limites de l’exploration et du travail sous-marin de précision.

Ce dossier retrace les grandes phases du développement de l’archéologie des abysses initiée en 2006 par Michel L’HOUR, Directeur du DRASSM.

Le projet de chantier laboratoire

En 2006, Michel L’HOUR décide d’élaborer avec son équipe un grand projet de chantier laboratoire où seront expérimentées des techniques de fouilles inédites sur des épaves en grande profondeur.

Le choix du chantier expérimental se porte rapidement sur l’épave de la Lune découverte le 15 mai 1993 par Paul-Henri NARGEOLET lors d’une plongée d’essai du Nautile, sous-marin d’exploration de l’Ifremer.

Cette épave repose par 90 mètres de fond, une profondeur idéale pour une expérimentation car elle est suffisante pour garantir la validité de l’expérience et reste en même temps dans des limites bathymétriques raisonnables.

L’exploration de la Lune : un chantier laboratoire pour l’archéologie des abysses

En 1664, Louis XIV, jeune monarque ambitieux, souhaite un coup d’éclat pour asseoir son autorité. Conseillé par COLBERT et le chevalier PAUL, l’un des marins les plus célèbres du 17e siècle, il opte pour la guerre navale contre les Barbaresques car ces corsaires redoutables tiennent la Méditerranée et y pratiquent à grande échelle le commerce des esclaves.

Forte de plusieurs dizaines de navires, l’expédition commandée par le duc de BEAUFORT, cousin du roi et petit-fils d’Henri IV, s’empare du port de Djidjelli (Algérie) en juillet 1664. Mais le 5 octobre, 12 000 Kabyles et Turcs attaquent le camp français. Sapée par les assauts de l’ennemi et les tergiversations de l’état-major, l’armée la plus puissante du monde doit battre en retraite le 31 octobre…

De retour à Toulon le 5 novembre 1664, l’expédition, devenue encombrante car son échec humilie le jeune roi et ses conseillers, n’est plus la bienvenue. Refoulée en quarantaine vers les îles d’Hyères, la Lune, fleuron de la Marine Royale, est déjà à bout de souffle. Bien que le vaisseau prenne l’eau de toutes parts, les charpentiers du roi le déclarent apte à naviguer.

Le drame est noué : le 6 novembre 1664, à cinq milles de Toulon, la Lune « coule comme un bloc de marbre », selon le duc de BEAUFORT. Entre 540 et 1 200 soldats et hommes d’équipage (900 selon BEAUFORT) périssent. Il y eut au mieux de 20 à 40 survivants.

15 mai 1993… Lors d’une plongée d’essai, Paul-Henri NARGEOLET à bord du sous-marin Nautile de l’Ifremer découvre une épave par 90 mètres de fond, au large de la presqu’île de Giens. Quasi-intact, le vieux navire gît, enfoui, très légèrement incliné sur bâbord, à quelques milles des côtes. Tout autour ou au sein de l’épave s’étalent des vestiges d’un autre temps : gréement, vaisselle, objets personnels, épées, coffres, pièces d’artillerie…

Le 24 mai 1993, une expertise du site est conduite par Luc LONG du DRASSM à bord du Nadir, navire-support du Nautile.

Le Nautile dépose à cette occasion sur l’épave une douzaine de règles graduées, de 2 mètres de longueur, ainsi que 8 mires altimétriques et un cube de calibration afin de mesurer les déformations visuelles. Des prises de vues verticales sont réalisées.

Trente-six pièces d’artillerie sont également localisées. Mais dans les années 1990, les moyens technologiques ne sont pas assez puissants pour extraire les vestiges sans les endommager. L’analyse des mobiliers observés et le recoupement des données archéologiques avec la documentation d’archives alors recensée ont aussitôt permis d’identifier l’épave découverte comme celle de la Lune.

Le 27 janvier 1994, le DRASSM requiert que le site de la Lune soit interdit à la plongée afin de protéger l’épave d’éventuels pillages.

Le 18 avril 1997, l’épave fait l’objet d’une unique visite officielle de contrôle avec le robot téléopéré Super Achille de la COMEX.

Malgré l’interdiction de plongée sur le site, des plongeurs munis de recycleurs parviennent à piller l’épave. En 2005, après une enquête menée par Michel L’HOUR, des objets, comme une cloche en bronze richement décorée de quatre blasons, sont retrouvés et réintégrés par le DRASSM dans les collections publiques.

Entre 2007 et 2012, Michel L’HOUR prépare activement une première campagne de fouilles sur la Lune, convainquant de nombreux partenaires institutionnels, industriels et médiatiques de l’importance de ce chantier expérimental. Fouiller une épave par 90 mètres de profondeur relève véritablement du défi !

Parmi les partenaires qui acceptent de se joindre à ce formidable challenge, citons :

• Le Cephismer (Cellule plongée humaine et intervention sous la mer) de la Marine nationale dont le scaphandre rigide NewtSuit explore la Lune le 18 mars 2012.
• L’Institut Français de Recherche pour l’Exploitation de la Mer (Ifremer) dont le robot sous-marin autonome AsterX intervient sur la Lune le 16 mars 2012 (campagne ESSAUV12-2), fournissant des images inédites des reliefs et des contours des objets qui équipaient la Lune, en particulier, quelques-uns des 48 canons.
• Le département Géosciences Marines de l’Institut de Physique du Globe de Paris (CNRS) et l’Université de Gérone (Espagne) qui dressent, du 28 au 30 août 2012, avec l’aide du robot sous-marin autonome (AUV) Girona 500, une cartographie 2,5D de l’épave de la Lune.
• L’École Nationale Supérieure de Techniques Avancées (ENSTA ParisTech) dont une élève ingénieur de 3e année, Maylis GARCIA, est chargée d’étudier la faisabilité d’un nouvel engin sous-marin adapté.
• Dassault Systèmes SA « The 3D Experience Company » qui permet aux archéologues de visiter, à l’aide de casques de réalité virtuelle, l’épave reconstituée en 3D à partir des données réelles du terrain. L’objectif est à terme de permettre aux archéologues d’assurer de manière totalement autonome l’expertise et l’analyse des épaves perdues par très grande profondeur.
• A-Corros et Eiffage Branche Métal chargés d’assurer le traitement des mobiliers métalliques remontés de l’épave.

Ce grand programme de recherche expérimental attire rapidement les médias.

La chaîne publique franco-allemande ARTE, en coproduction avec d’autres partenaires (Grand Angle Productions, Dassault Systèmes…), propose à Michel L’HOUR un tournage en 3D d’un documentaire qui doit rendre compte des travaux conduits par les archéologues du DRASSM sur la Lune.

La Compagnie Maritime d’Expertise (COMEX) est ainsi mandatée par Grand Angle Productions pour réaliser des images sous-marines, à l’aide de son sous-marin Remora 2000 et de son robot téléopéré Achille M4.

Du 8 au 13 octobre 2012, débute la première campagne d’expertise sur le site de l’épave de la Lune.

« Ce que nous sommes en train de fouiller ici, c’est un véritable Pompéi sousmarin. » – Michel L’HOUR

Le programme est ambitieux : en seulement 5 jours, de nouvelles technologies doivent être testées. Paul-Henri NARGEOLET fait également partie de l’aventure en tant que conseiller technique.

Trois navires sont affrétés et doivent de manière concomitante déployer les hommes et les engins :

Équipé d’un prototype de caméra permettant de filmer l’épave en relief, le Remora 2000 survole l’ensemble de l’épave. Un robot contrôlé à distance, lui aussi équipé d’une caméra, est également déployé.

L’objectif est de survoler les cuisines (riches en objets) dont les images vont permettre aux ingénieurs de Dassault Système de reconstituer en images 3D cette partie de l’épave pour en faciliter l’étude.

Une couverture photo et cartographique de l’épave est également menée par l’Université de Gérone (Espagne).

Au cours de cette campagne, de nombreux prélèvements d’objets pour échantillonnage et expérience de traitement sont effectués par le scaphandre NewtSuit et les robots téléopérés Achille, Perseo et Ulisse : 2 chaudrons, une douzaine de pièces de céramique (albarello, bouteilles, tasses, assiettes, pots, écuelles, fragment de jarre), briques de terre cuite, 1 dame-jeanne en verre.

Outre les pièces d’artillerie observées en 1993, le site révèle également de nombreuses pièces d’armement telles que des mousquets et des épées offrant un objet d’étude sur l’armement du 17e siècle.

L’observation de l’épave et de ses vestiges a permis aux archéologues de mieux comprendre les causes du naufrage.

Il semble certain que l’état de délabrement de la Lune ne lui a pas permis de résister à la tempête. Ainsi, le Sieur de Verdille, commandant de la Lune, a indiqué lors des auditions d’enquête qu’il était de contraint de mobiliser 100 hommes jour et nuit pour faire fonctionner les pompes car le navire ne cessait de faire massivement de l’eau.

Il reste aux archéologues à identifier la ou les pièce(s) qui a (ont) soudainement lâché (galbord, liaison étrave quille…).

En décembre 2012, le documentaire réalisé par ARTE intitulé « Opération Lune, l’épave cachée du Roi-Soleil » est diffusé en première partie de soirée.

Le programme de recherche et de développement Corsaire Concept

En 2013, le projet mené entre le DRASSM et la Fondation de coopération scientifique (fondée par l’ENSTA ParisTech) aboutit à la mise en place d’un programme de recherche et de développement baptisé CORSAIRE CONCEPT : Consortium Opérationnel en Robotique Sous-marine pour l’Archéologie Innovante et la Récupération d’Épaves.

Ce programme se propose de développer un système robotique de toute nouvelle génération capable d’effectuer jusqu’à 2 000 mètres de profondeur toutes les manipulations actuellement effectuées par faible fond par un archéologue sous-marin. Ce robot doit être capable de collecter des objets et d’effectuer de la cartographie 3D.

Alors que le DRASSM a déjà recensé 300 épaves intéressantes situées entre 300 et 1 000 mètres de profondeur, ce chantier préfigure l’archéologie sous-marine de demain avec la conception :

« d’une famille de robots capables de travailler comme un humain, peu importe la profondeur et la pression. On doit obtenir la même maniabilité, la même finesse que si on le faisait soi-même. » – Michel L’HOUR

En octobre 2013, une seconde campagne sur la Lune est interrompue en raison de mauvais résultats.

Le concept Ocean One

Le concept d’Ocean One a tout d’abord été imaginé pour étudier les récifs coralliens de la mer Rouge, dans le cadre d’une collaboration entre l’Université de Stanford et le laboratoire de biologie marine de l’Université KAUST (Université des sciences et technologies du Roi Abdallah en Arabie Saoudite).

En effet, l’exploration et la surveillance de ce type d’écosystèmes marins restent coûteuses et difficiles car elles nécessitent l’intervention de plongeurs qui sont limités par la profondeur et par le temps passé au fond.

L’utilisation de robots sous-marins actuels lourds et encombrants ne donnent pas non plus entière satisfaction car ils ne disposent pas de la dextérité humaine pour, par exemple, effectuer des manipulations précises (prélèvements d’échantillons…).

Ocean One

Entre le 10 et le 15 avril 2016, les équipes du DRASSM, de l’Université de Stanford et du LIRMM ont testé, avec succès, en conditions réelles, le premier archéologue humanoïde baptisé Ocean One.

Lors de cette plongée, l’opérateur était assis à bord du navire de recherche André Malraux pendant que le robot Ocean One était mis à l’eau.

Les mains d’Ocean One sont en effet équipées de capteurs de force qui répercutent les efforts ressentis à l’opérateur en surface en utilisant un retour d’information haptique.

L’opérateur peut donc sentir si un objet, tenu par les mains du robot, est léger ou lourd, mou ou dur, coincé ou libre… Cette sensibilité devrait être renforcée, dans le futur, grâce à des capteurs placés dans les doigts.

Doté de capacités humaines, Ocean One est, en quelque sorte, un avatar de l’archéologue sous-marin.

Il mesure 2 mètres de long et pèse 180 kg. Son corps, en matériau composite orange, est équipé :

• d’une tête et de 2 yeux équipés de caméras,
• de 2 bras à 7 articulations prolongés de mains à 3 doigts ,
• de 8 propulseurs pour se déplacer

Grâce à la mesure des efforts mécaniques des bras et à deux interfaces haptiques – sortes de joysticks restituant les forces et les couples mécaniques – le robot sous-marin transmet à l’archéologue resté en surface ce qu’il « ressent » simultanément en profondeur.

Ainsi, en milieu hostile, la manipulation complexe d’objets fragiles devient possible puisque le geste robotisé, prolongé de l’humain, restitue au pilote la sensibilité intrinsèquement liée à ce sens du toucher.

Prochaine étape pour Ocean One : intervenir sur une épave à 400 mètres de fond. Il devrait alors bénéficier d’une main comptant non plus trois doigts, mais quatre ou cinq.

Remerciements

Nous remercions tout particulièrement Michel L’HOUR, Vincent CREUZE et Oussama KHATIB pour leurs relectures attentives.

Avec l’aimable collaboration du DRASSM, de l’Université de Stanford et du Laboratoire d’informatique, de robotique et de microélectronique de Montpellier.