Des panaches de fumée qui s’élèvent au-dessus de forêts de conifères qui flambent. Un feu qui ravage des centaines d’hectares de végétation. Des pompiers qui luttent plusieurs jours d’affilée pour arriver à fixer un feu… Ce sont les mégafeux et c’est ce que la France et de nombreux autres pays ont pu connaître cet été.
Comment prévenir et limiter les dégâts plutôt que de les subir ? Des drones spécialisés dans l’analyse des fumées d’incendie pourraient faire partie de la solution. C’est en tout cas le projet mené par une équipe de chercheurs de l’Université du Minnesota. Les scientifiques expérimentent l’utilisation d’un essaim de drones lors de brûlages dirigés.
Avec leurs capteurs optiques spécifiques, les engins servent à relever l’aspect de la fumée et de ses éventuelles particules incandescentes. Les chercheurs veulent déterminer la distance et l’altitude maximale que peuvent atteindre d’éventuelles braises présentes dans les fumées et leur participation à la propagation des feux de forêt. Les données collectées sont donc transmises au sol et leur analyse permet de les modéliser en 3D pour comprendre les schémas d’évolution d’un feu.
Des fumées qui parlent
En étudiant le comportement de ces fumées, les chercheurs estiment qu’il sera possible de limiter les dégâts en anticipant les actions à mener. À l’avenir, ces drones permettront également de mener une surveillance préventive à grande échelle.
En tout, l’équipe a réalisé jusqu’à présent 11 essais en conditions réelles. Lors de ces manœuvres de collecte des particules, cinq drones d’environ cinq kilos sillonnaient le ciel à différentes altitudes.
Dopés à l’IA, les engins peuvent voler de façon totalement autonome et l’un de ces drones sert de plateforme de synchronisation. C’est en quelque sorte leur plateforme de commandement. En positionnant ses quatre drones sur plusieurs couches, ce vaisseau-mère leur permet de mesurer en simultanée la composition des particules à différentes altitudes. L’autonomie des drones reste pour le moment limitée à environ 25 minutes. Mais les chercheurs veulent optimiser cette durée de vol pour parvenir à collecter un maximum de données.
Illustration du système d’essaim de drones utilisant l’imagerie pour caractériser de façon tridimensionnelle des panaches de fumée. © Université du Minnesota
Un drone vaisseau-mère
Avec leur dernière expérimentation, pour la première fois, l’équipe est parvenue à caractériser de façon précise la morphologie et la forme de ces particules composant les fumées. Il apparaît qu’elles ont une forme très irrégulière, certaines volutes sont poreuses et présentent des niveaux de densité variables. Mais, avec ces caractéristiques plus précises, les chercheurs ont pu avancer sur la modélisation du comportement de ces fumées et leur impact sur un feu.
Maintenir en l’air dans la fumée ces drones n’a pas été une mince affaire. Lors des premiers vols, les conceptions précédentes des aéronefs se sont écrasées. La navigation autonome n’était pas au point et les capteurs permettant de collecter les données mal calibrées. Ces problèmes de « jeunesse » ont été réglés et la propulsion des drones a été optimisée, notamment grâce à des hélices plus performantes.
Bien que le projet ait encore du chemin à parcourir avant de pouvoir être utilisé pour lutter contre les feux de forêt à grande échelle, cette recherche représente une étape importante vers l’utilisation de systèmes de drones entièrement autonomes pour les interventions d’urgence et les missions de recherche scientifique. Cette expérimentation est loin d’être la seule qui est menée pour limiter la profusion des mégafeux.
Pour anticiper les départs des services de lutte contre les incendies, les États-Unis ont mis en place différents équipements de surveillance des incendies. C’est notamment le cas des deux nouveaux satellites NOAA positionnés à une orbite de 35 400 kilomètres au-dessus de l’équateur. Ils permettent de détecter les nouvelles sources de chaleur et les signalent aux stations météorologiques locales. Cette année, ils ont permis de repérer 19 feux en Oklahoma et d’éviter 850 millions de dollars de dégâts matériels, selon l’agence qui les opère.
De son côté, au Minnesota, la société Xcel a installé des pylônes équipés de caméras haute définition dopées à l’intelligence artificielle. Ils sont positionnés à proximité des lignes électriques. En cas de détection d’incendie, les pompiers locaux sont immédiatement alertés. Dans tous les cas, ces recherches et ces opérations de surveillance et de détection anticipée sont devenues une urgence avec un changement climatique qui rend les feux de forêt plus destructeurs et plus fréquents.