SOUS-MARINE (PLONGÉE)

SOUS-MARINE (PLONGÉE)

Les hommes ont depuis toujours cherché à explorer sous la surface de la mer. On retrouve des récits de ces entreprises audacieuses dans Hérodote, Pline, Aristote. Les premiers dessins d’équipement apparaissent au XVI^e siècle, mais on ignore s’ils ont donné lieu à des réalisations. C’est seulement au XIX^e siècle que les progrès de la science et de la technique ont permis à l’homme de s’aventurer sous la mer avec une certaine sécurité: 1819, scaphandre de Siebe, le véritable ancêtre du scaphandre moderne; 1855, scaphandre de Cabirol; 1865, premier appareil autonome réalisé par Rouqueyrol et Dénayrouse.

Au cours de la première moitié du XX^e siècle, des entreprises brillantes mais épisodiques ont frappé les imaginations: récupération de l’or de quelques épaves célèbres, sauvetage des prisonniers du Squalus , etc. En 1930, des scaphandriers américains atteignent la profondeur de 100 mètres en utilisant un mélange respiratoire constitué d’hélium et d’oxygène. En 1945, Zeterström descend à 160 mètres avec un mélange hydrogène-oxygène; il meurt à la remontée en raison d’un accident mécanique. C’est enfin la réussite exceptionnelle des scaphandres autonomes modernes (Le Prieur, Commeinhes, Cousteau-Gagnan), qui ouvrent au public un domaine qui était jusqu’alors réservé aux seuls professionnels. Il devient possible de pénétrer sous la mer avec une aisance accrue, mais sans pour autant que les limites d’action, c’est-à-dire de profondeur, en soient reculées.

C’est qu’en effet, malgré les progrès accomplis, la plongée sous-marine est restée pendant longtemps une activité marginale. Considérée sous l’angle professionnel, elle n’intéressait qu’une fraction restreinte de spécialistes confinés à des tâches sans gloire dans les fonds des ports et des rades; et, devenue un sport, un passe-temps à la mode, elle ne touchait qu’une minorité privilégiée.

Sous la pression des besoins militaires, scientifiques et industriels, une évolution s’est rapidement dessinée. On s’est aperçu que la plongée ne se résumait pas à ces besognes pesantes de scaphandriers, mais qu’elle s’inscrivait dans l’avenir au rang d’une véritable discipline scientifique, comme le moyen essentiel et en pleine évolution d’une entreprise exaltante: la pénétration et la maîtrise par l’homme du domaine sous-marin.

Le 20 novembre 1992, un plongeur professionnel de la Comex (Compagnie maritime d’expertises), Théo Mavrostomos, atteignait, pour la première fois au monde, la profondeur de 701 mètres dans des caissons hyperbares, et cela grâce à un nouveau mélange gazeux respiratoire: l’hydréliox, composé d’hydrogène, d’hélium et d’oxygène. Il régnait alors dans les caissons une pression égale à soixante et onze fois la pression atmosphérique (71,1 bar, soit 7,11 MPa)! Cette plongée d’essais record baptisée Hydra 10 était l’aboutissement de dix années de recherche sur l’hydrogène. Il était enfin démontré que, grâce à ce nouveau mélange gazeux qui permet de lutter efficacement contre les troubles produits par les hautes pressions, l’homme pourrait un jour travailler en toute sécurité dans la zone des 300-600 mètres de profondeur sur les chantiers pétroliers en mer (offshore).

Mais cette conquête est difficile. La mer est en effet un milieu terriblement hostile. Elle est froide, obscure, corrosive; elle ne laisse pas passer les ondes radioélectriques; elle est surtout un monde où les lois de la pression sont déterminantes. Physiologistes et ingénieurs s’emploient à composer avec elle.

1. Problèmes physiologiques

Parmi les nombreux problèmes que pose la plongée sous-marine, beaucoup ont été résolus depuis longtemps, d’autres sont en voie de résolution ou à l’étude, certains ont été simplement masqués ou esquivés par commodité. Quelques-uns enfin ne sont qu’envisagés, et leur solution relève d’un lointain futur.

L’élément fondamental est d’ordre physiologique. Il faut pouvoir vivre en profondeur, donc sous une pression ambiante supérieure à la normale, et ensuite il faut remonter à la surface. Vivre sous une pression ambiante supérieure à la normale implique au premier chef le maintien de la fonction respiratoire. Cela revient à fournir aux poumons du plongeur un mélange gazeux respirable, c’est-à-dire non toxique, à une pression qui équilibre très exactement celle qui s’exerce sur la paroi extérieure de la cage thoracique. L’équilibrage de pression ne présente pas de difficultés particulières; c’est une simple affaire de détendeurs, dont les éléments sont connus. En revanche, le choix d’un mélange gazeux respirable se situe au cœur même du problème: un mélange gazeux respirable comprend de l’oxygène, évidemment, et un gaz neutre diluant; l’un et l’autre de ces constituants exercent, sous l’effet de la pression, des actions spécifiques qu’il convient d’examiner séparément. De plus, l’action du dioxyde de carbone (CO²) est loin d’être négligeable: outre son effet toxique intrinsèque, ce gaz joue, selon toute vraisemblance, un rôle d’aggravateur dans les autres phénomènes; mais le problème qu’il pose revient à celui d’une élimination adéquate pendant le cycle respiratoire, et les solutions sont relativement faciles, en théorie du moins.

Effets de l’oxygène comprimé

Depuis la communication que fit Paul Bert à l’Académie des sciences en 1873, les effets de l’oxygène respiré sous pression sont bien connus, si leurs causes le sont moins.

Ce gaz devient toxique lorsqu’il est respiré à des pressions supérieures à 0,17 MPa (1,7 bar), correspondant à une profondeur de 7 mètres. C’est ce qu’on appelle l’«effet Paul Bert» ou hyperoxie . Les symptômes consistent en nausées, sueurs, éblouissements, qui dégénèrent en convulsions pouvant être suivies de perte de connaissance. Le temps au bout duquel ces troubles se manifestent est fonction de la profondeur, et il est très variable d’un individu à l’autre. Chez un même individu, il dépend en outre de la condition physique du moment. Cette limite de 0,17 MPa est valable si l’exposition du sujet à la pression est de courte durée. Dans le cas où le séjour en atmosphère comprimée est long (de l’ordre de plusieurs jours), un nouveau risque apparaît: celui de la toxicité chronique de l’oxygène («effet Lorrain-Smith»). Au cours d’expositions de longues durées et sous des pressions partielles d’oxygène bien inférieures à 0,17 MPa, les poumons peuvent subir des altérations, allant d’une irritation bénigne à de très graves lésions risquant de conduire à la mort (la pression partielle d’un gaz s’obtient en multipliant la pression absolue du mélange par le pourcentage en volume du gaz considéré; dans l’air atmosphérique, par exemple, la pression partielle de l’oxygène est égale à 1 bar 憐 21 p. 100 = 0,21 bar). De nombreuses expériences ont permis de situer le niveau de tolérance à une pression partielle de 0,50 bar. Dans de longues plongées à saturation, la pression partielle d’oxygène se situe, suivant les cas, entre 0,21 et 0,50 bar. Il y a également une limite inférieure en deçà de laquelle, si la concentration est trop faible, le plongeur ne dispose plus de la masse d’oxygène nécessaire à son métabolisme et perd connaissance sans signe avertisseur. Ce type de crise est nommé hypoxie ou anoxie . Pour des séjours de courte durée, le seuil hypoxique se situe entre 0,12 et 0,17 bar suivant les individus.

En définitive, il faut savoir que la détermination des concentrations d’oxygène admissible dans un mélange respiratoire est d’une importance fondamentale. Le chiffre choisi en fonction de divers éléments (nature du travail, température, durée du séjour, profondeur) doit être situé dans la «fourchette» des limites de tolérance de l’hyperoxie et de l’hypoxie.

Effets des gaz neutres diluants

Les gaz neutres utilisés comme diluants dans un mélange respiratoire sous pression exercent une double action sur l’organisme: d’abord, ils ont, à des degrés variables, un caractère narcotique; ensuite, ils se dissolvent dans les tissus. Le premier de ces effets conditionne la vie en atmosphère comprimée, le second la remontée en surface.

La narcose

On sait par expérience que le phénomène de narcose est variable suivant les individus et que son intensité croît avec l’augmentation de la pression, donc de la profondeur. Avec l’azote de l’air, par exemple, les effets de la narcose se font sentir à partir de la profondeur moyenne de 30 mètres et, dès 60 mètres, tous les individus sont atteints.

On constate une sorte de dégradation mentale: le raisonnement, la mémoire immédiate, les facultés de perception (visuelle en particulier) sont perturbés; on voit apparaître un retard dans l’enchaînement des processus mentaux. Ces symptômes sont variables suivant les individus, c’est-à-dire qu’ils apparaissent plus ou moins tôt et se manifestent sous des formes différentes. On constate en outre un phénomène d’accoutumance apparente. Le plongeur entraîné se rend de mieux en mieux compte de son état et peut repousser les limites de son seuil de dégradation. La narcose est réversible; dès que le plongeur remonte et qu’il revient à des pressions plus faibles, les troubles disparaissent très vite et ne laissent aucune trace.

Le mécanisme de cette toxicité n’a pas encore été élucidé. Cependant, le facteur à retenir dans le caractère narcotique d’un gaz neutre serait sa solubilité plus ou moins élevée dans l’eau et dans les graisses, facteur qui déterminerait l’action du gaz considéré sur les tissus nerveux. On a constaté, en effet, que l’action narcotique des gaz neutres, comparable à celle des anesthésiques, était proportionnelle à leur solubilité dans les graisses (en fait, à leur «coefficient de partage»: rapport entre la solubilité dans les graisses et la solubilité dans l’eau). De plus, le dioxyde de carbone a un effet potentialisateur et aggravant de l’action spécifique des gaz neutres.

L’intervention humaine à grande profondeur

Les limites de la plongée à l’air sont aujourd’hui bien connues. L’obligation de respecter en fin d’immersion des paliers de décompression, d’une part, les effets de la narcose et de l’essoufflement, d’autre part, sont les facteurs qui limitent progressivement, mais inexorablement, la capacité de travail du scaphandrier respirant de l’air comprimé au-delà de 50 mètres de profondeur. Dans l’air respiré par le plongeur, le gaz diluant de l’oxygène, l’azote, est considéré comme un gaz inerte parce qu’il n’intervient pas dans le métabolisme. Toutefois, le rôle de l’azote n’est pas négligeable. En effet, durant la descente et le séjour en profondeur, sous l’action de la pression, le gaz va se dissoudre dans le sang, puis, par transfert progressif, dans tous les tissus de l’organisme. À la remontée, lors de la décompression, l’azote va suivre le chemin inverse, passer dans les poumons pour être éliminé par voie respiratoire. Si ce processus est suffisamment lent pour que la sursaturation, c’est-à-dire la pression d’azote dissous au-delà de la pression ambiante, ne dépasse jamais un seuil de tolérance, le plongeur regagnera sans dommage la surface. Mais, si la décompression est trop rapide, l’azote se libérera dans les tissus et dans le sang sous forme de bulles, génératrices d’accidents de décompression. Ces accidents sont généralement bénins et se signalent par des douleurs articulaires ou musculaires facilement réduites par la thérapeutique hyperbare et sans séquelles. Mais, dans le cas d’une décompression trop brutale, les bulles peuvent provoquer des désordres beaucoup plus sérieux qui se manifestent par des troubles de la conscience, une détresse respiratoire et des paralysies plus ou moins étendues. C’est l’ensemble de ces symptômes graves, dont l’évolution doit être stoppée par un traitement de recompression immédiat, qui constitue la maladie de décompression. Cette maladie est fort heureusement rare chez les plongeurs professionnels, conscients des risques encourus. C’est pourquoi la plongée à l’air a été codifiée sous forme de tables de décompression qui indiquent quels doivent être, lors du retour en surface, les paliers à respecter en fonction de la profondeur et de la durée de l’immersion.

La plongée à saturation

Au-delà d’une certaine profondeur et d’une certaine durée, la longueur des paliers que doivent respecter les plongeurs à la remontée devient telle qu’elle enlevait tout intérêt économique à leur intervention, s’il n’avait été inventé une méthode pour rentabiliser le séjour au fond: la plongée à saturation. Au lieu de ramener les plongeurs en surface par une longue décompression après chaque immersion, on les maintient dans un ou plusieurs caissons hyperbares pressurisés à la profondeur du chantier sous-marin et installés sur une plate-forme en mer ou intégrés à un navire de plongée. Les plongeurs sont descendus sur le chantier sous-marin à l’aide d’une tourelle de plongée pressurisée. Ils peuvent ainsi passer de leur lieu de travail (eau) à leur lieu de repos (caisson) sans être astreints à la moindre décompression. Ils peuvent être maintenus à la profondeur choisie sans limitation de durée. À la fin de leur travail, qu’ils soient restés quelques heures ou plusieurs jours à la même pression, ils ne subiront qu’une seule décompression finale. Les caissons de pont sont à la fois salle de séjour, chambre à coucher, sanitaires avec douche et toilette et sas, servant de liaison avec l’extérieur pour les plongeurs qui doivent être comprimés ou décomprimés. Un système de régénération réchauffe et épure en permanence l’atmosphère. Un centre de contrôle permet de surveiller et de maintenir aux niveaux fixés tous les paramètres d’environnement des caissons: pression, température, humidité, pression d’oxygène, de dioxyde de carbone, etc. La tourelle de plongée permet d’amener trois plongeurs (dont un «bellman») jusqu’au niveau du chantier sous-marin où les plongeurs pourront sortir de la tourelle pour travailler jusqu’à six heures dans l’eau. Le plongeur-scaphandrier au travail, relié à la tourelle par un ombilical complexe, est alors équipé d’un vêtement à circulation d’eau chaude, d’un casque – comprenant un détendeur de gaz respiratoire avec réchauffeur et un système de communication phonique – et de bouteilles de secours (ou appareil respiratoire à circuit semi-fermé pour les grandes profondeurs), en cas de défaut d’alimentation en gaz. Les plongeurs dans l’eau sont surveillés et guidés en permanence de la surface, à partir du contrôle de plongée, au moyen de caméras vidéos immergées.

C’est la Comex qui a inventé ce procédé de saturation dit «de surface» en 1966, alors que le commandant Cousteau, le commandant Bond aux États-Unis, E. Link et E. Stenuit essayaient les «maisons sous la mer» qui se sont rapidement avérées coûteuses, immobiles et dangereuses pour l’habitant.

La plongée à l’hélium

Dans les années 1930, des expériences ont été entreprises par la marine américaine pour alimenter le plongeur non plus en air comprimé, mais en mélange respiratoire synthétique dans lequel l’azote est remplacé par un autre gaz inerte diluant de l’oxygène, l’hélium. Ce dernier, d’une densité sept fois inférieure à celle de l’azote, permet de meilleures performances en supprimant les effets de la narcose et de l’essoufflement jusqu’à des profondeurs de plusieurs centaines de mètres. Moyennant la mise au point de tables de décompression spécialement adaptées à ce nouveau mélange appelé héliox (hélium-oxygène), les limites de profondeur imposées par l’air ont été considérablement repoussées, et les plongeurs sous-marins ont pu se retrouver aussi à l’aise à 200 mètres de profondeur qu’ils l’étaient auparavant à 25 mètres avec de l’air comprimé. Mais, à partir de 200 mètres, surgit très progressivement un nouvel obstacle. Le plongeur, fort heureusement, ne retrouve pas cette altération de la conscience propre à l’ivresse des profondeurs entraînée par l’azote, mais éprouve simplement quelques vertiges, un léger tremblement et une certaine maladresse des gestes. Tout cela correspond à la phase initiale du syndrome d’excitabilité du système nerveux central décrit en 1968 par X. Fructus, R. Naquet et R. Brauer, sous le nom de «syndrome nerveux des hautes pressions» (S.N.H.P.). Cet obstacle présente des caractéristiques spécifiques, et des études furent menées dès 1963 au centre d’essais hyperbares (C.E.H.) de la Comex en vue de repousser les limites de l’intervention humaine à grande profondeur avec une maîtrise calculée du S.N.H.P. Jusqu’en 1982, six grandes séries de plongées d’essais au mélange héliox ou trimix (hélium, azote, oxygène) ont été ainsi réalisées dans les caissons du C.E.H. à Marseille: Ludion, Physalie, Sagittaire, Belouga, Coraz et Janus. Durant cette période et grâce à plus d’un millier de plongées d’essais, il put être démontré que l’on pouvait amener des plongeurs jusqu’à 610 mètres (Physalie 6, 1972, et Sagittaire 4, 1974). Mais il fallut aussi prouver que ces derniers étaient capables de fournir un travail en situation réelle en mer. C’est ce qui fut fait en 1977, lors de l’opération Janus 4 au large de Cavalaire (Var). Six plongeurs professionnels, quatre de la Comex et deux de la marine nationale, travaillèrent sur un chantier situé à 460 mètres sous la surface. Le 20 octobre, trois d’entre eux, Patrick Raude, Jacques Verpeaux et Gérard Vial, poussaient une pointe jusqu’à 500 mètres, record qui ne fut battu que onze années plus tard en 1988, lors de l’opération Comex-Hydra 8. Aujourd’hui, quatre sociétés internationales de travaux sous-marins réalisent couramment des saturations héliox jusqu’à 300 mètres de profondeur, notamment au Brésil, mais deux facteurs limitent l’efficacité du plongeur: le S.N.H.P. et les limitations ventilatoires dues à la densité du mélange gazeux.

La plongée à l’hydrogène

L’idée, initiée par Lavoisier, d’utiliser l’hydrogène comme un gaz respiratoire de faible densité remonte au XVIII^e siècle. Le premier homme qui a eu le courage d’expérimenter l’hydrogène sur lui-même est l’ingénieur suédois Arne Zetterström, lors de tests réalisés entre 1943 et 1945 par la Marine royale suédoise. En dehors de quelques expériences sur des animaux en laboratoire, aucun programme substantiel ne sera entrepris avant 1967. En 1968, lors de la mission Hydra 1, la Comex essaye de placer l’un de ses plongeurs d’élite, René Veyrunes, en pleine eau à la profondeur de 250 mètres. L’équipement du plongeur était alors insuffisant pour le protéger du froid et, à peine sorti, il dut retourner à sa tourelle. Il faudra attendre 1982 pour que le programme de recherche sur l’hydrogène soit relancé, profitant de l’évolution du matériel et des technologies de la plongée profonde mises au point sur les chantiers pétroliers. L’objectif est alors de définir les méthodes industrielles nécessaires à l’emploi pratique des mélanges hydrogénés, en étudier les limites pratiques chez l’homme. En 1983 (Hydra 3), seize plongeurs avec à leur tête Henri Delauze effectuent une série de plongées entre 70 et 91 mètres en mer, au large de Marseille. La même année, lors d’Hydra 4, six plongeurs respirent, pour la première fois, de l’hydrogène en caisson sous une pression de 31 bars, équivalente à une pression de 300 mètres. Deux années plus tard, en 1985, six plongeurs réalisent la première saturation au mélange hydréliox (hydrogène-hélium-oxygène) à 450 mètres de profondeurs (Hydra 5).

Pour démontrer la faisabilité industrielle de la plongée à l’hydrogène, la suite du programme de recherche chez l’homme devait comprendre une démonstration, en conditions réelles de travail en mer, des capacités de travail de l’homme à une profondeur encore jamais atteinte: plus de 500 mètres. Pour réaliser ce projet ambitieux, deux plongées d’entraînement et de sélection ont été réalisées dans les caissons de la Comex à Marseille: Hydra 6 (1986) à 520 mètres avec de l’hydréliox et Hydra 7 (1987) à 260 mètres avec de l’hydrox (hydrogène-oxygène). La confirmation «en réel» (Hydra 8) s’est déroulée en Méditerranée en février-mars 1988, à partir du navire Orelia . Elle a démontré la remarquable efficacité des plongeurs à 520 et 534 mètres de profondeur, semblable à celle qui est habituellement observée sur un chantier à 200-250 mètres de profondeur au mélange héliox.

Puis ce fut Hydra 9, en 1989, qui permit de préciser la plage d’utilisation de l’hydrox et les effets chez l’homme d’une exposition de longue durée. Dix ans après le début du programme Hydra, tous les éléments étaient enfin réunis pour dépasser les frontières de l’intervention humaine, ce qui fut réalisé lors de la plongée d’essais Hydra 10 qui s’est déroulée d’octobre à décembre 1992 au C.E.H. de la Comex à Marseille. L’équipe était composée de trois plongeurs professionnels: Serge Icart, Théo Mavrostomos et Régis Peilho. Après treize jours de compression, l’un d’entre eux, Théo Mavrostomos, atteint la profondeur record de 701 mètres (7,11 bar, soit 7,11 MPa) et effectue une démonstration de travail durant trois heures.

Au-delà de cet exploit, les travaux en immersion effectués par les plongeurs ouvrent de nouvelles perspectives dans l’avancée des technologies offshore sous-marines. Des premières conclusions peuvent d’ores et déjà être tirées: avec l’emploi des mélanges respiratoires hydrogénés, la zone des 300 à 650 mètres peut être considérée comme ouverte à une large population de plongeurs professionnels. Le mélange respiratoire hydréliox, en limitant les effets du S.N.H.P. et en augmentant le confort respiratoire, améliore considérablement l’efficacité et la capacité de travail des plongeurs sur les installations immergées de production d’hydrocarbures. Les compagnies pétrolières sont maintenant assurées d’une capacité d’assistance technique humaine dans les zones de profondeur qui dépassent largement les possibilités de la plongée conventionnelle à l’hélium (300 m).

2. Problèmes technologiques

Les appareils respiratoires de plongée

Schématiquement, les appareils respiratoires de plongée peuvent être classés en deux catégories: appareils non autonomes et appareils autonomes. À l’intérieur de ces catégories, on peut distinguer différents types d’appareils selon qu’ils fonctionnent en circuit ouvert, circuit fermé ou semi-fermé, et selon qu’ils utilisent, comme gaz respiratoire de l’air, des mélanges synthétiques ou de l’oxygène.

Appareils non autonomes

Les scaphandres à casque et les appareils du type «Narguilé» ont en commun le fait qu’ils sont alimentés en gaz respiratoire (air ou mélange) au moyen d’un tuyau souple relié à la surface et qu’ils fonctionnent en circuit ouvert, ce qui signifie que les gaz expirés sont rejetés dans l’eau. Le scaphandre à casque constitue une enceinte fermée dans laquelle le gaz respiratoire arrive détendu à la pression ambiante; l’homme conserve la bouche, le nez et les yeux libres à l’intérieur du casque rigide; il parle et respire normalement. Le Narguilé, en revanche, est un simple détendeur que le plongeur porte sanglé au niveau des poumons; le gaz ramené à la pression ambiante par le détendeur est fourni au plongeur «à la demande», c’est-à-dire à chaque inspiration, par l’intermédiaire d’un embout buccal; un masque facial isole le nez et les yeux comme dans la plongée autonome. Un habit étanche n’est pas nécessaire.

Les appareils non autonomes à circuit semi-fermé ne sont qu’une variante des appareils présentant ce type d’alimentation; les gaz expirés ne sont pas totalement rejetés à l’extérieur, mais passent à l’intérieur d’un sac souple où ils sont régénérés (débarrassés du C²), puis réinspirés. Ils présentent sur la Narguilé classique à circuit ouvert l’avantage d’une consommation en gaz bien inférieure.

Appareils autonomes

Le plus connu en France des appareils autonomes à circuit ouvert est le modèle «Cousteau-Gagnan». C’est un appareil parfaitement au point, d’une sûreté et d’une facilité d’emploi telles que pour les plongées de courte durée et de faible profondeur (jusqu’à 40 à 50 m environ) il reste inégalable; sa faible autonomie, toutefois, ne permet pas de l’utiliser à grande profondeur, sinon pour de très courtes incursions.

Le système dit à circuit semi-fermé permet d’augmenter l’autonomie en plongée et, dans une certaine mesure, de diminuer la durée des paliers de décompression à la remontée. Les bouteilles contiennent un mélange synthétique ²-² ou ²-He, dont la teneur en oxygène est déterminée par la tranche de profondeur dans laquelle on se propose d’évoluer; ce mélange arrive dans un sac souple qui rétablit l’équilibre des pressions entre les poumons et l’eau, et c’est dans ce sac que s’effectue la respiration; une fuite, soit continue, soit liée à l’une des phases du cycle respiratoire, permet de maintenir à un taux acceptable le pourcentage des gaz inspirés. Les appareils à circuit semi-fermé n’ont été employés jusqu’ici que dans les marines militaires.

Les appareils autonomes à circuit fermé , à oxygène sont utilisés par les nageurs de combat, en vue de missions offensives, dans toutes les marines du monde. Fonctionnant à l’oxygène pur, ils offrent une grande autonomie et une discrétion totale puisque leur fonctionnement en circuit fermé ne donne lieu à aucun dégagement de bulles; le gaz contenu dans une bouteille est détendu dans un sac souple qui sert de volant respiratoire; le plongeur inspire et expire dans ce sac, où s’effectue, dans une cartouche de chaux sodée, l’épuration du dioxyde de carbone. En raison de la toxicité de l’oxygène sous pression, la profondeur d’utilisation est limitée théoriquement à 7 mètres.

Le processus de fonctionnement des appareils autonomes à circuit fermé , à mélange est le suivant: deux bouteilles de gaz distinctes, l’une d’oxygène, l’autre de gaz neutre (azote, hélium), fournissent à un sac souple un mélange dont la teneur en oxygène (très exactement la pression partielle) est automatiquement contrôlée pendant toutes les phases de la plongée; l’instrument de contrôle d’oxygène (capteur) est relié à un servo-amplificateur qui commande l’ouverture et la fermeture d’un gicleur ramenant, avec un temps de réponse très court, la pression partielle d’oxygène à sa valeur définie à l’avance; les gaz expirés sont, comme dans tous les appareils à circuit fermé ou semi-fermé, recyclés et débarrassés du gaz carbonique à travers une cartouche épuratrice. Bien que séduisant par son principe, ce type d’appareil n’est pas utilisé par les plongeurs.

Les vêtements chauffants

Le froid constitue un handicap sévère pour le plongeur ou le scaphandrier appelé à effectuer un travail d’une certaine durée. Pour y remédier, deux solutions ont été adoptées jusqu’ici. La première consiste à revêtir l’homme de sous-vêtements de laine et à l’isoler de l’eau de manière étanche, l’air contenu dans l’habit contribuant à la protection thermique. La seconde méthode consiste à ajuster sur le corps du plongeur un vêtement souple de Néoprène épais (de 4 à 6 mm); ce vêtement n’est pas étanche, mais la pellicule d’eau qui filtre entre la peau et l’habit se met très rapidement à la température du corps et l’épaisseur du Néoprène assure l’isolement.

Lorsqu’on aborde la plongée profonde, ces deux techniques sont remises en question: la première parce que l’hélium, gaz conducteur, n’a pas le pouvoir isolant de l’air; la seconde parce que le Néoprène s’écrase sous l’effet de la pression et, à partir d’une certaine profondeur, sa protection thermique devient nulle.

Ce problème crucial est actuellement traité en enfermant le plongeur dans une «bouillotte» d’eau chaude. Le vêtement extérieur constitue l’enveloppe externe de la bouillotte, un sous-vêtement de caoutchouc plaqué sur le corps l’enveloppe interne; l’eau chaude est introduite entre ces deux couches.

On ne peut clore ce chapitre sans dire un mot des équipements destinés à apporter des calories au plongeur. Jusqu’ici, on n’avait cherché à combattre que les déperditions caloriques qui se situent au niveau de l’épiderme. On avait négligé les déperditions qui proviennent du cycle respiratoire. Elles sont proportionnelles à la pression d’exposition, puisque la masse de gaz en mouvement dans les poumons est elle-même proportionnelle à la pression, et, en outre, elles sont aggravées lorsque le mélange respiratoire est à base d’hélium, hautement conductible. On sait maintenant qu’il est indispensable non seulement de réchauffer le corps du plongeur, mais aussi les gaz qu’il inspire. Des équipements destinés à cet effet existent sur le marché.

L’«effet Donald Duck»

La voix dans l’air comprimé est modifiée: elle devient nasillarde, mais reste compréhensible. Ce n’est plus le cas lorsqu’on parle dans un mélange gazeux à base d’hélium: à partir d’une centaine de mètres, la déformation est telle qu’il n’est plus possible de se comprendre. C’est ce qu’on appelle l’«effet Donald Duck». La voix caractéristique du célèbre canard de Walt Disney était en effet obtenue en faisant parler sa doublure dans une atmosphère d’hélium, à pression atmosphérique bien entendu.

En raison de la pression, donc de l’augmentation de densité, et de la différence de vitesse du son dans l’hélium (par rapport à l’air), l’impédance des cavités de résonance (bucco-pharynx, fosses nasales) se trouve modifiée. Il en résulte un décalage dans les fréquences et les amplitudes relatives des formants de la voix (sons harmoniques).

On imagine sans peine le handicap, à la fois sur le plan du rendement du travail et de la sécurité, que représentait cette incapacité de communiquer. Les progrès réalisés dans les techniques d’analyse, de cryptage et de décryptage de la voix ont permis de mettre au point des équipements correcteurs qui fonctionnent de manière satisfaisante.

3. Méthodes d’intervention sous-marine

À l’heure actuelle, et vraisemblablement dans les années à venir, une intervention sous-marine peut se concevoir sous trois formes: la plongée légère d’intervention; la plongée d’intervention avec tourelle; la «plongée à saturation», soit à partir d’habitats de surface, soit à partir d’un habitat immergé.

Plongée légère d’intervention

Dans le premier cas, le plongeur ou le scaphandrier descend sur le chantier de travail au fond par ses propres moyens, à l’aplomb du navire support ou de la plate-forme de surface. Que l’appareil respiratoire soit autonome ou que la fourniture de gaz provienne de la surface au moyen d’un ombilical, les données essentielles de ce type de plongée restent sensiblement les mêmes. Ce qui la caractérise, c’est que les paliers de décompression au retour doivent être effectués en pleine eau.

Cette méthode est simple, rapide et ne nécessite pas une structure de surface complexe. Les limites pratiques de profondeur de travail permises par ce procédé sont actuellement de 60 mètres à l’air avec un mélange oxygène-hélium.

Plongée d’intervention avec tourelle

La plongée d’intervention avec tourelle est devenue le type classique de l’intervention sous-marine moderne. Le plongeur ne descend plus au fond par ses propres moyens à partir de la plate-forme de surface: il utilise une tourelle qui lui sert d’ascenseur et de base relais sur le fond pendant la durée du travail. Les plongeurs déjà équipés pénètrent dans la tourelle, à pression atmosphérique. La tourelle, panneaux fermés, toujours en pression atmosphérique intérieure, est soulevée par un portique, puis mise à l’eau et descendue sur le fond, tout au long de câbles guides. La tourelle est reliée à la surface par le câble de soutien, généralement électroporteur, et par un ombilical qui lui fournit le gaz respiratoire. La liaison phonique est assurée en permanence, et, grâce à un réseau fermé de télévision, les contrôleurs de surface peuvent suivre visuellement le comportement des plongeurs, aussi bien dans la tourelle que dans l’eau. Une batterie de bouteilles de gaz permet au besoin une alimentation autonome de la tourelle.

Lorsque l’immersion voulue est atteinte, les plongeurs pressurisent l’intérieur de leur habitat jusqu’à ce qu’il y ait équilibre hydrostatique avec l’extérieur. Le panneau inférieur est alors ouvert, et les plongeurs sortent. Dès que leur travail est terminé, ceux-ci rentrent dans l’habitat et ferment derrière eux la porte autoclave intérieure. La tourelle est alors ramenée sur le pont du navire, à la pression du fond.

Lorsqu’il s’agit de plongée de courte durée, elle peut être utilisée pour la décompression. Mais, dans la plupart des cas, on préfère, à l’arrivée en surface, fixer la tourelle, grâce à un collier à serrage rapide, sur un caisson de décompression. Dans ce cas, on égalise les pressions des deux enceintes, les hommes pénètrent dans le caisson où ils peuvent, dans de bonnes conditions de confort, effectuer les paliers qui progressivement les ramèneront à la pression atmosphérique.

La méthode qui vient d’être décrite permet d’intervenir efficacement et avec un bon degré de sécurité jusqu’à 90-120 mètres, sous réserve que la durée du travail sur le fond reste courte. Pour fixer les idées, on peut dire qu’une heure de séjour à 120 mètres représente un maximum; au-delà, il faut passer à la «saturation».

Une variante peut consister à mettre en œuvre des plongeurs à partir d’un sous-marin porteur d’un sas adapté à cet effet.

Plongée à saturation

Pour exécuter des tâches de longue durée, et dès que la profondeur dépasse de 30 à 40 mètres, il est nécessaire de disposer du personnel pendant des périodes de plusieurs heures de travail effectif. La plongée dite d’intervention n’autorisant que de courts séjours discontinus ne suffit plus. Les temps de décompression, avec tous les aléas qu’ils impliquent, sont tels que le rendement d’une équipe devient extrêmement faible.

La méthode la plus économique et la mieux adaptée est celle qui consiste à faire vivre les plongeurs dans un caisson de surface pressurisé , à la pression du fond, pendant toute la durée du travail; plusieurs jours ou plusieurs semaines. Le personnel peut alors intervenir au fur et à mesure des besoins, descendu sur le fond à l’aide d’une tourelle, jusqu’à assurer un roulement continu, puis amené à bord dans le caisson, ou les caissons si plusieurs équipes participent à l’opération. Là, ils trouvent tout le confort voulu (couchage, nourriture, lecture, musique, courrier, télévision). Telle est la méthode moderne actuelle de plongée profonde industrielle.

La plongée à saturation à partir d’un habitat immergé est la méthode que la presse a vulgarisée sous l’appellation «maison sous la mer». Elle a donné lieu à un certain nombre d’expériences: Précontinent I, II, III en France; Man in the Sea, Sealab, Tektite aux États-Unis; Sublimos au Canada; Heligoland en Allemagne; Tchernomor en ex-U.R.S.S. Enfermer des hommes dans un habitat posé sur le fond et les garder sous une pression égale à celle du milieu ambiant ne pose pas de problèmes physiologiques autres que ceux de la saturation dans un caisson de surface. En revanche, il faut disposer d’une énorme infrastructure de support (énergie, gaz, ravitaillement, communications, etc.) qui enlève toute souplesse à l’opération. Très vite, on s’est aperçu que sur le plan industriel, celui du travail sous la mer, les habitats sous-marins fixes n’offraient pas grand intérêt. Seuls, les États-Unis continuent à les utiliser à faible profondeur pour la recherche scientifique.

Encyclopédie Universelle. 2012.