Bathyscaphe

Entre les deux guerres mondiales, la course aux grands fonds et aux fortes altitudes démarre. Sous l’eau, le 15 août 1934, l’américain Beebe atteint 908 mètres de profondeur dans une sphère d’un mètre quarante-cinq de diamètre pendue au bout d’un câble d’acier. Cette minuscule sphère, la Bathysphère, qui contenait deux passagers, tenait du pendule du professeur Tournesol, et la vie de l’équipage ne tenait qu’au bon vouloir du câble à rester intact, ce qui était un pari des plus audacieux[4].

Dans les airs, le professeur suisse Auguste Piccard atteint le 18 août 1932 l’altitude de 16 900 mètres à bord d’un ballon stratosphérique, le FNRS 1. Ce ballon avait été nommé ainsi car sa construction avait été financée par le Fonds National de la Recherche Scientifique belge. Après ce record, le FNRS 1 fut exposé en 1935 à l’exposition universelle de Chicago, pendu au-dessus de la Bathysphère de Beebe. L’idée de construire un dirigeable sous-marin sur le modèle du FNRS 1 prit corps et, en 1937, le FNRS belge accorda à Auguste Piccard un crédit de 25 000 $ pour construire un tel engin, capable d’aller jusqu’à 4 000 mètres de profondeur. Cet engin prit naturellement le nom de FNRS 2[4].

Après une interruption due à la Seconde Guerre mondiale, le professeur suisse Auguste Piccard de l'université de Bruxelles reprend ses travaux sur un engin d'exploration abyssale. En 1948, il conçoit son premier bathyscaphe et le baptise FNRS 2 en reconnaissance envers le Fonds National de la Recherche Scientifique, organisme belge qui l'a toujours soutenu. Les fonds, suffisants pour un premier submersible, ne permettent pas la construction d'un bathyscaphe élaboré. Le FNRS 2 n'a pas de puits d'accès pour l'équipage depuis la surface et le flotteur, réduit à la fonction d'enveloppe à essence, n'a pas la structure adaptée pour un remorquage en haute mer.

La sphère, composée de deux hémisphères, a été coulée puis tournée aux Usines Émile Henricot (Belgique). Elle pèse 11 tonnes et résiste à une immersion de 4 000 mètres. Son diamètre intérieur est de 2 mètres. Son épaisseur est de 9 centimètres portée à 15 centimètres près des deux hublots. Ces derniers sont tronconiques et fabriqués en polyméthacrylate de méthyle. Le flotteur est constitué de sept réservoirs totalisant 30 m³ d'essence, protégés par une carène en tôle de fer d'un millimètre d'épaisseur. Le bathyscaphe est assemblé à Anvers (Belgique) par la « Mercantile Marine Engineering Cie ».

Sans avoir été testé, le FNRS 2 embarque pour Dakar (Sénégal) où la Marine nationale française prête son concours, puis il est dirigé vers les îles du Cap-Vert au large desquelles vont être réalisés les essais. Une première plongée à 25 mètres va rapidement montrer les limites des choix qui ont été faits. Les premiers passagers (Auguste Piccard et l'académicien Théodore Monod) sont enfermés dans la sphère alors que le bathyscaphe est encore à bord du Scaldis, son bâtiment support. Le FNRS 2 est mis à flot puis commence la longue et délicate manœuvre du remplissage des réservoirs à essence. Après une plongée effective d'un quart d'heure, il faut exécuter les manœuvres inverses. Les passagers ne sont libérés qu'au bout de douze heures. Le second essai, réalisé quelques jours plus tard sans passager, envoie le submersible à 1 380 mètres de profondeur en automatique, sans présence humaine à bord. Au retour, la mer qui a changé ne permet pas les manœuvres d'embarquement. C'est avec un flotteur définitivement endommagé que le bathyscaphe fut remorqué jusqu'à la côte puis remonté à bord et termina cette campagne d'essais.

Selon l'ingénieur général de l'Armement Gérald Boisrayon, « l’expédition de 1948 avait donc été un fiasco, principalement parce qu’Auguste Piccard n‘avait pas compris que la mer n’est pas la stratosphère et que l’environnement y est beaucoup plus rude »[5]. Le concept du bathyscaphe ne devra sa survie qu'à la détermination du professeur Piccard et à l'intérêt que lui porteront quelques officiers de la Marine nationale française.

Pendant les mois qui suivent les plongées du FNRS 2, l'avenir du bathyscaphe est incertain. Le flotteur est détruit, la sphère est entreposée à Toulon (France). En octobre 1950, une convention est signée entre le Fonds National de la Recherche Scientifique belge (FNRS), propriétaire de la sphère, et la Marine nationale française : le FNRS contribuera au financement d'un nouveau bathyscaphe qui sera construit à l'arsenal de Toulon et qui, après trois plongées profondes, appartiendra à la Marine nationale.

C'est à l'ingénieur de l'Armement André Gempp (futur concepteur des sous-marins de la classe Daphné et des SNLE de la classe Le Redoutable) qu'est ainsi confiée début 1951 la conception d'un nouveau submersible baptisé FNRS 3. Le professeur Piccard est nommé quant à lui conseiller technique, mais ne dirige plus le projet. Toutefois, les conditions de travail devenant de plus en plus difficiles entre la Marine nationale et lui, Auguste Piccard quitte finalement le projet dès 1952. Entre-temps, André Gempp a l'idée, totalement novatrice pour l'époque, d'envelopper la sphère du FNRS 2 dans une structure remorquable en mer et de transformer le sas d'accès en un véritable ballast de sous-marin[6]. La silhouette du FNRS 3 rappelle celle d'un sous-marin classique. La longueur est de 16 mètres et la largeur est de 3,35 mètres. Il est constitué de treize réservoirs dont deux d'équilibrage et un de largage, totalisant près de 80 mètres cubes d'essence. Il possède une baignoire où débouche le puits d'accès à la sphère et il est équipé d'ailerons stabilisateurs disposés de part et d'autre de celle-ci.

A l'été 1952, alors que la conception du FNRS 3 est quasiment achevée par André Gempp, celui-ci est affecté à Saïgon. C'est à l'adjoint d'André Gempp, l'ingénieur Pierre Willm, qu'il revient donc de mener à son terme le projet du FNRS 3 dont la construction commence et pour lequel il ne reste plus qu'à finaliser que quelques détails techniques secondaires.

En juin 1953, Georges Houot (nommé commandant et pilote du bathyscaphe) et Pierre Willm (ingénieur) commencent les essais du FNRS 3 en Méditerranée[7]. Ils atteignent rapidement 2 100 mètres. Avec cette série de plongées, le FNRS 3 est officiellement transféré à la France le 24 septembre 1953. En janvier commence une campagne au large de Dakar (Sénégal) qui culmine avec une plongée à 4 050 mètres le 15 février 1954, ce qui constitue un record et la plongée la plus profonde du FNRS 3. Après trois heures de plongée, le fond est atteint. Un film de Jacques Ertaud, Profondeur 4050, retrace l'histoire de cette première plongée. Ce record tiendra six ans avant d'être détrôné en 1960 par le bathyscaphe américain Trieste. Dans les années qui suivent, de nombreux scientifiques travaillent à bord du bathyscaphe.

En 1960 le FNRS 3 est désarmé après avoir effectué 80 plongées opérationnelles.

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  La mise à l'eau du bathyscaphe FNRS 3.
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  Le commandant Houot descend dans la sphère.
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  Le FNRS3 et l'Aviso Elie Monnier.
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  Le FNRS3, côté ouest à Toulon, Tour Royale.
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  Le FNRS3, à Toulon, côté est.

Le FNRS 3 conçu par André Gempp fut le premier bathyscaphe opérationnel de l'histoire sous-marine et il a permis aux scientifiques de descendre à grande profondeur pour y effectuer leurs recherches alors que jusque-là ils ne pouvaient opérer que depuis la surface. Avec ce submersible, la Marine nationale française a acquis la technologie qui lui permettra un peu plus tard de construire un bathyscaphe qui pourra descendre jusqu'aux plus grandes profondeurs. Ce sera l’Archimède.

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  Manœuvre.
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  Remplissage des silos de grenaille.
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  Dernières vérifications avant la plongée.

Le professeur Piccard travaille sur le projet FNRS 3 lorsqu'en 1952, il reçoit d'industriels italiens la proposition de construire un autre bathyscaphe. L'incompréhension grandissante qui s'était installée entre la Marine nationale française et le professeur, le décide à accepter. Auguste Piccard dirige la construction d'un nouveau submersible qui est baptisé Trieste en l'honneur de la ville italienne qui accueille le projet. Ce bathyscaphe est financé par l'Italie et la Suisse.

La sphère, de forme identique à celle du FNRS 2, est forgée aux aciéries de la « Società per l'Industria e l'Elettricità » à Terni (Italie). Le flotteur en acier doux est construit par les « Cantieri Riuniti dell' Adriaco » à Trieste. Il est de forme cylindrique avec des étraves aux extrémités. Sa longueur est de 15,10 mètres et son diamètre est de 3,50 mètres. Ses treize réservoirs, dont un de largage, peuvent contenir 110 mètres cubes d'essence. Les étraves servent de caissons à air pour améliorer la flottabilité en surface. La coque extérieure a une épaisseur de 5 millimètres et les séparations intérieures sont en tôle ondulée de 3 millimètres. Son poids est de 15 tonnes. Le flotteur est traversé par une cheminée d'accès à la sphère qui débouche sur un kiosque cubique. Il est équipé d'une dérive et de quilles internes. L'ensemble du bathyscaphe est assemblé par la « Navalmeccanica » à Castellammare di Stabia (Italie).

Les premiers essais sont réalisés avec l'aide de la Marina militare italienne durant l'été 1953. Une première plongée profonde emmène Auguste Piccard et son fils Jacques à 1 080 mètres. Quelques jours plus tard, le 30 septembre 1953, le Trieste atteint 3 050 mètres au large de l'île de Ponza. C'est la dernière plongée du professeur qui désormais laissera le pilotage du bathyscaphe à son fils. Pendant les années 1954 et 1955, les Piccard améliorent le submersible mais faute de moyens, aucune plongée profonde ne sera effectuée. En 1956, des fonds suisses et l'aide de la Marine nationale italienne permettent de reprendre les plongées profondes. C'est à cette époque que l'US Navy commence à s'intéresser au Trieste. Une convention est signée avec l'ONR (Office of Naval Research, USA) pour une exploitation commune du bathyscaphe pour la saison 1957. À l'issue de cette fructueuse campagne, un nouvel accord est signé en 1958. Le Trieste est transféré à la Marine américaine et Jacques Piccard conserve un contrôle sur les plongées. Chargé sur un cargo, le bathyscaphe gagne San Diego en Californie. En 1959, le Trieste effectue quelques plongées mais surtout est modifié en vue d'une plongée dans la fosse des Mariannes.

L'objectif étant d'atteindre 11 000 mètres de profondeur, l'élément essentiel à changer est la sphère Terni. Une nouvelle sphère est fabriquée par Krupp. Ne pouvant tourner deux hémisphères, la firme allemande forge la sphère en trois pièces : un anneau et deux calottes. Elle pèse 13 tonnes. Son épaisseur est de 12 centimètres renforcée à 18 centimètres autour des hublots. Le diamètre intérieur est de 1,94 mètre. Son aménagement est réalisé par les « Ateliers de Constructions Mécaniques » de Vevey (Suisse). Pour compenser le poids de la nouvelle cabine et du lest supplémentaire, le flotteur est allongé à 17,60 mètres, ce qui porte le volume d'essence à près de 130 mètres cubes.

Jacques Piccard (de face) et Don Walsh (en bas) à bord du Trieste.

Le Trieste au-dessus de la fosse des Mariannes

Plongée historique du 23 janvier 1960 : fosse des Mariannes, −10 916 mètres.

En octobre 1959, le bathyscaphe Trieste équipé de sa nouvelle sphère, est transporté par cargo sur la base navale de Guam proche de la fosse des Mariannes. Les essais le conduisent à des profondeurs records de 5 530 et 7 025 mètres. Malgré le déplacement d'une des calottes, le Trieste réparé est jugé apte à plonger. Remorqué pendant quatre jours jusqu'au site de Challenger Deep, une dépression de sept kilomètres sur deux qui est connue pour être probablement l'endroit le plus profond du globe, le Trieste est rapidement préparé par Jacques Piccard et le lieutenant Don Walsh. Le 23 janvier 1960 à 8 h 23, le bathyscaphe quitte la surface, hésite sur les thermoclines à faible profondeur puis descend à la vitesse d'un mètre par seconde. Les courants, donc la dérive, sont inconnus. Par sécurité, la vitesse est réduite à 60 centimètres par seconde à huit mille mètres, puis à 30 centimètres par seconde au-dessous de neuf mille mètres. À 13 h 6, le Trieste se pose sur le fond de la fosse des Mariannes. La pression est de 1 156 atmosphères ; le calcul donne une profondeur de 10 916 mètres à plus ou moins cinquante mètres. Un poisson passe devant le hublot. Cela confirme qu'une vie évoluée existe au plus profond des océans. Jacques Piccard et Don Walsh, les deux hommes les plus profonds du monde, observent et réalisent le programme d'expériences prévu. Une demi-heure plus tard, en larguant de la grenaille, l'équipage amorce la remontée. La vitesse augmente progressivement pour atteindre 1,5 mètre par seconde. À 16 h 56, le Trieste est de retour en surface.

Après ces records de plongées, le Trieste est rééquipé de la sphère Terni, le condamnant à ne plus dépasser 4 000 mètres. Il participe à la recherche du sous-marin nucléaire américain USS Thresher (SSN-593) coulé dans l'Atlantique nord, puis est désarmé en septembre 1963 pour laisser la place au Trieste II.

La mise à l'eau le 28 juillet 1961.

Archimède et le Marcel Le Bihan.

La réussite et la fiabilité du FNRS 3 conçu par André Gempp ainsi que l'intérêt porté par les scientifiques à l'étude des fonds marins profonds amènent le commandant Georges Houot et l'ingénieur du génie maritime Pierre Willm à envisager dès 1955 la construction d'un nouvel appareil : il devra être capable d'atteindre les fonds les plus profonds de la planète (11 000 mètres dans la fosse des Mariannes, Pacifique), d'être plus manœuvrant afin d'être remorqué plus facilement et d'offrir plus d'espace pour les scientifiques.

En novembre 1955, les membres du comité du bathyscaphe émettent le vœu que cet engin soit construit. La Marine demande alors à Willm et Houot de faire l'étude d'un avant-projet et de chiffrer le coût de la construction. En 1958, l'argent nécessaire ayant été réuni (avec participation de la Belgique grâce au Professeur Dubuisson), la construction est lancée à Toulon.

Le nouveau bathyscaphe, initialement nommé B 11 000 (B pour Bathyscaphe) car il pouvait atteindre des fonds de 11 000 mètres, est finalement baptisé "Archimède" et mis à l'eau le 28 juillet 1961.

Ses caractéristiques sont les suivantes : longueur 22,1 mètres, largeur 5 mètres, hauteur 8 mètres; la sphère a un diamètre intérieur de 2,10 mètres, une épaisseur de 15 centimètres et comporte 3 hublots, le flotteur comporte 20 réservoirs d'essence (171 000 litres) et un réservoir d'essence largable (3 700 litres).

La gabarre de mer de la marine nationale Marcel Le Bihan assure la mise en œuvre et le soutien de l'Archimède.

Le commandant Houot commande ce que l'on appelle désormais le « groupe des bathyscaphes ».

Après des essais satisfaisants en Méditerranée, se pose alors le choix de la fosse marine pour tester l'appareil aux grandes profondeurs. Pour des raisons budgétaires et politiques, il se porte sur la fosse des Kouriles, au nord du Japon. En effet, un navire océanographique soviétique y avait détecté des fonds de 10 500 mètres (en réalité on constatera que la profondeur ne dépasse pas 9 500 mètres).

Le 15 juillet 1962 Houot et Willm effectuent la première plongée à grande profondeur de l’Archimède. Ils touchent le fond à 9 200 mètres et y restent 3 heures.

Dans les jours suivants ont lieu d'autres plongées d'essais dont une permit d'atteindre un fond à 9 500 mètres.

Désormais l’Archimède est opérationnel et il peut alors être régulièrement utilisé pour des travaux de recherche scientifique.

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  Le baptême de l'Archimède, le 28 juillet 1961.
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  Le déroulement d'une plongée.
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  Quelques instruments de pilotage dans la sphère.
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  Quelques instruments scientifiques dans la sphère.
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  Les divers appareils extérieurs de préhension.
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  L’Archimède visible désormais à La Cité de la Mer de Cherbourg-en-Cotentin.

De 1962 à 1974 l’Archimède effectue 208 plongées opérationnelles sur les plaines abyssales et dans les grandes fosses du globe (Méditerranée, Japon, Porto Rico, Grèce, Madère et Açores). L’Archimède est d'abord piloté par le commandant Houot (65 plongées), puis par les officiers en second O'Byrne, de Froberville (qui prendra en 1970 le commandement du Groupe des bathyscaphes), de Guillebon et Harismendy). 38 chercheurs de disciplines et nationalités diverses ont pu plonger pour réaliser des programmes scientifiques.

En 1974, l'Archimède participe à l'Opération FAMOUS (French-American Mid-Ocean Undersea Study), expédition franco-américaine d'exploration géologique de la dorsale médio-atlantique [8].

Après la première campagne de plongées du Trieste sur l'épave du Tresher en 1963, un nouveau flotteur est construit en 1964 et le bathyscaphe ainsi remis à neuf mais toujours équipé de la sphère Terni est baptisé Trieste II, il rentre en service le 1^er juin 1964. Les performances opérationnelles en sont toutefois si faibles qu'en 1966, la Navy décide de remplacer à la fois sphère et flotteur. La nouvelle sphère est calculée pour descendre à 6 000 mètres. Avec un déplacement de 300 tonnes, cette nouvelle version du Trieste II en fera le plus gros bathyscaphe jamais construit. Utilisé exclusivement par la Navy pour ses besoins propres, il sera baptisé DSV-1 après le grand carénage de 1970. Il récupère entre autres en 1972 une pellicule d'un satellite-espion KH-9 à près de 5 000 m de fond[9]. Appartenant au Submarine Development Group One (SUBDEVGRU 1)[10] jusqu'en 1980, il sera définitivement retiré du service en 1983[11]. Les trois versions du Trieste feront un total de 50 missions scientifiques, le reste de leur activité étant militaire[12].

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  Trieste II
  Première version
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  Trieste II modifié
  Deuxième version
• 
  Trieste II (DSV1)
  Troisième version

• Famille Piccard 
• Georges Houot
• Sous-marin
• Océanographie
• L'Alvin (premier successeur des bathyscaphes, États-Unis)
• Le Cyana (successeur français des bathyscaphes)
• Le Nautile (successeur français des bathyscaphes)
• Bathyscope
• Deepsea Challenger, un sous-marin moderne de James Cameron

• L'Archimède - Fiche du bathyscaphe sur le site de la Médiathèque de La Cité de la Mer de Cherbourg
• Henri-Germain Delauze, un pionnier des grandes profondeurs sur le site de la Médiathèque de La Cité de la Mer de Cherbourg

• Auguste Piccard, Au fond des mers en bathyscaphe. Ouvrage orné de 48 héliogravures et de 28 dessins dans le texte., Paris, Arthaud, coll. « Exploration » (n^o 9), 291 p. (OCLC 7058857). Le FNRS 2 et le Trieste par l'inventeur du bathyscaphe.
• Théodore Monod, Plongées profondes : bathyfolages, Arles, Actes sud, coll. « Terres d'aventure », 1991 (1^re éd. 1954), 181 p. (ISBN 978-2-86869-677-9 et 2-868-69677-5, OCLC 419245494, BNF 35463366)
• Georges Houot, Pierre Willm, Le bathyscaphe - à 4 500 m. au fond de l'océan, Éditions de Paris, 1954, ASIN B0000DVJS0 Le FNRS 3.
• La Découverte sous-marine, Éditions Bourrellier, 1959 ASIN B0018195MO
• Jacques Piccard, Profondeur 11000 mètres : l'histoire du bathyscaphe Trieste., Paris, Arthaud, coll. « Clefs de l'adventure; clefs du savoir » (n^o 49), 1961, 273 p. (OCLC 20000399). Le Trieste et la plongée la plus profonde.
• Philippe Tailliez, Nouvelles plongées sans câble, 1943-1966., Paris, Arthaud, coll. « Clefs de l'aventure. Clefs du savoir », 1967 (1^re éd. 1954), 377 p. (OCLC 8427477, lire en ligne)
• Georges Houot, Vingt ans de bathyscaphe ..., Grenoble, Arthaud, 1972, 256 p. (OCLC 462315011, BNF 35167500, lire en ligne). Le FNRS 3 et l'Archimède par leur pilote.
• 2000 FATHOMS DOWN ASIN B001947NIS
• (en) Gary E. Weir, An ocean in common American naval officers, scientists, and the ocean environment, College Station, Texas A & M University Press, coll. « Texas A & M University military history » (n^o 72), 2001 (ISBN 978-1-58544-905-7 et 978-1-585-44114-3, OCLC 50637748)
• Jean Jarry, L'aventure des bathyscaphes : marins, ingénieurs et savants au plus profond des mers, Paris, Gerfaut, 2003, 303 p. (ISBN 978-2-914622-22-6 et 2-914-62222-8, OCLC 52267693, présentation en ligne). L'histoire de la conquête des grandes profondeurs et l'épopée des trois bathyscaphes
• Le bathyscaphe Archimède, D.C.A.N, Toulon, 1971