Peu de métiers sont aussi dangereux que celui des pompiers professionnels qui doivent gérer des incendies de grande taille. Entre les déflagrations inattendues qui peuvent carboniser n’importe quoi en une fraction de seconde, les structures et les arbres qui s’écroulent sans prévenir ou encore le risque permanent d’asphyxie, ils doivent faire face à une multitude de pièges vicieux. Malgré l’évolution de la technologie et des techniques, ces environnements hautement imprévisibles mettent leur sang-froid et leur capacité à improviser à rude épreuve.
Sur la dernière décennie, les soldats du feu ont toutefois reçu une aide très appréciable avec la démocratisation des drones. Ces petits engins sont d’un grand secours au moment de décider de la meilleure approche pour entrer dans une zone sinistrée.
Grâce au travail de reconnaissance de ces éclaireurs volants, ils peuvent notamment éviter les zones les plus exposées. Les engins qui embarquent des caméras thermiques peuvent aussi aider les pompiers à identifier le foyer de l’incendie ou les fronts de flamme les plus menaçants. Cela permet de gérer la situation rapidement, et surtout en prenant un minimum de risque.
Mais ce précieux soutien logistique a aussi ses limites. Dans les zones où la combustion bat son plein, la température peut dépasser les 1000 °C. Or, les drones grand public n’ont pas la moindre chance de survivre à une telle fournaise. Même les fils de cuivre de l’électronique embarquée commencent à fondre au-delà des 1083 °C. Ils doivent donc se contenter de faire de leur mieux à une distance respectable. Cela prive les pompiers d’informations qui pourraient leur permettre d’optimiser leur stratégie avant de s’aventurer dans la zone de vérité, au cœur même du brasier.
Un drone résistant à la chaleur
Pour combler cette lacune, des chercheurs se sont retroussé les manches. Deux équipes du Laboratoire fédéral d’essai des matériaux et de recherche (Empa), en Suisse, et de l’Imperial College de Londres sont en train de développer un drone résistant à la chaleur. Son objectif est d’analyser la source du danger de près dans le cas d’un incendie urbain ou d’un feu de forêt.
Le communiqué de l’Empa explique que David Häusermann, l’instigateur de ces travaux, a commencé par travailler avec des pompiers pour déterminer les caractéristiques d’un tel drone. Avec ces informations en poche, il s’est tourné vers un second laboratoire de l’Empa. C’est là qu’une autre équipe a conçu l’armure qui permettra bientôt à un engin sobrement baptisé FireDrone d’aider les pompiers.
Pour y parvenir, le groupe dirigé par Shanyu Zhao et Wim Malfait s’est inspiré de certains animaux tels que les pingouins ou les renards arctiques. Ces espèces disposent de plusieurs tissus (graisses, fourrure…) qui leur permettent de supporter des températures extrêmes.
Une mini-forteresse volante à base d’aérogel
Mais, imiter ces couches thermorégulatrices ne suffit pas. Comme toujours dans le cas des drones, il faut aussi trouver un matériau léger et relativement résistant au niveau structurel. Pour surmonter ces obstacles, les chercheurs ont misé sur l’un des rares isolants thermiques ultralégers : un aérogel constellé de minuscules pores nanométriques.
En l’occurrence, ils ont opté pour un aérogel à base de polyimide. C’est un matériau de la famille des plastiques qui est notamment utilisé par la NASA pour l’isolation des combinaisons spatiales. Ils y ont ensuite ajouté de la silice, qui entre dans la composition des combinaisons ignifugées des pompiers. Enfin, ils ont renforcé la structure avec de la fibre de verre, qui est moins résistante à la chaleur mais nettement plus solide que l’aérogel en lui-même.
À partir de ce matériau composite, les chercheurs ont conçu une armure qui protège la batterie, les moteurs et l’électronique embarquée. Pour finir, ils y ont intégré un système de refroidissement, puis recouvert les bras et les hélices avec une couche d’aluminium réfléchissante.
Des tests concluants et un vrai potentiel concret
Malgré sa taille imposante (il mesure environ 50 cm de haut), la manœuvrabilité de l’engin demeure « excellente » selon les ingénieurs. Ils ont donc pu procéder à des tests à haute température en le faisant voler à travers un feu de classe C, c’est-à-dire un feu de gaz.
L’armure de l’engin s’est montrée relativement performante lors de ces exercices. « Même après plusieurs vols, l’électronique, la caméra thermique et les capteurs de CO2 du FireDrone sont restés intacts, et restent prêts pour les prochains tests », explique Häusermann.
À noter que même si la température était relativement proche de celle d’un véritable incendie, il ne s’agissait pas d’un véritable test en conditions réelles. En effet, ce feu de gaz “propre” ne produisait pas de suie. Or, ces résidus noirâtres qui apparaissent lors d’une combustion incomplète pourraient aussi constituer une menace pour le drone. Il faudra donc organiser de nouveaux tests pour vérifier comment le FireDrone se comporte dans un tel environnement.
Malgré cette lacune, la démarche semble avoir convaincu les observateurs. C’est en tout cas l’avis de Stefan Keller, un expert consulté par l’Empa lors de cette expérience. « Si un drone peut effectuer une reconnaissance initiale de la situation, nous n’aurons pas besoin d’envoyer des pompiers immédiatement dans la zone dangereuse. Pour nous, ce progrès est extrêmement intéressant », estime-t-il.
Pour finir, les chercheurs suggèrent que leur drone pourrait aussi être utilisé dans des conditions diamétralement opposées, comme les régions polaires et les glaciers. Les ingénieurs de l’Empa sont actuellement en train de discuter avec des « partenaires industriels potentiels » pour explorer cette approche. Mis bout à bout, ces projets permettront d’accélérer le développement d’une nouvelle génération de drones capables de fonctionner dans des conditions très difficiles.
Le texte de l’étude est disponible ici.
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