mardi 13 décembre 2011

Sapristi, l’air n'arrive plus !

Tintin est une BD de son temps, un temps révolu, où certes l’Europe voulait civiliser l’Afrique (cf Tintin au Congo), mais également un temps où la science et la technique étaient au cœur des préoccupations de la société. En ce sens Tintin, à l’instar de Blake et Mortimer, est une bande dessinée instructive où les découvertes même fictives sont sources d’émerveillement. Ça c'était pour la forme, en fait Tintin est ici un prétexte d’actualité pour aborder quelques points relatifs aux techniques et problèmes liés à l’exploration sous marine, tel que celle de l’épave de la licorne.

Et oui, dans le trésor de Rackam le rouge, Tintin rencontre le professeur Tournesol concepteur d’un improbable submersible « bioinspiré » en forme de requin. Mais pour explorer plus avant l'épave il devra utiliser un scaphandre à casque relié à la surface par un tuyau.





"Tuba" pas des records...
1) Pourquoi un plongeur ne peut-il pas respirer avec un très long tuyau / tuba ?
A partir d’une certaine longueur le volume d’air présent dans le tuyau ou tuba devient très significatif. En effet à chaque respiration ce sont environ 500ml d’air qui sont inspirés puis expirés. Sur ces 500mL seuls 350 parviennent effectivement aux poumons les 150mL restant occupent l’espace mort anatomique. C'est-à-dire les conduits aériens non respiratoires (trachée, bronches etc.). Si cet espace mort augmente au delà de 500mL alors l’air qui si trouve n’est jamais renouvelé et l’air inspiré est le même que l’air expiré. C’est pourquoi respirer dans un long tuyau cause rapidement un essoufflement important même à l’air libre.


Et les dupondt pompaient...
2) Pourquoi Dupont et Dupond doivent-ils pomper ?
Tintin utilise donc un scaphandre à casque (de type "pieds lourds") relié en permanence à la fameuse pompe actionné par Dupont et Dupond. La pression de l’eau s’exerce en permanence sur le tuyau et sur la combinaison de Tintin. Pour s’opposer à cette pression l’air est envoyé dans le scaphandre à une pression équivalente à la pression de l’eau environnante. Si Tintin plonge ne serais-ce qu’à 30m de profondeur,  Dupont et Dupond doivent pomper pour envoyer l’air à une pression de 4 atmosphères.
Dans les années 40 le scaphandre autonome, c'est-à-dire non relié à la surface par un tuyau est inventé et perfectionné par Cousteau.  Dans ce cas des bouteilles d’air comprimé délivrent l’air à la pression du milieu environnant grâce à un détendeur muni d’un manomètre. Bref le tuyau est juste plus court et les dupondt peuvent se reposer…


Tintin est sous pression !
3) Tintin doit-il respecter des paliers de décompression ? Pourquoi ?
Tout dépend de la profondeur... L’air qui est respiré lors de la plongée a la même composition que l’atmosphère à savoir 78,5% de diazote (N2) et 21% de dioxygène (O2). Seulement voilà comme la pression de l’air est beaucoup plus forte (+1 atmosphère tout les 10m) l’effet sur l’organisme est très différent, les gaz se retrouvant à des pressions absolues bien plus élevées.

Prenons l’exemple du N2 (diazote) : sa pression propre (on parle de pression partielle) est multipliée par quatre à -30m (De 597 à 2389mmHg ; application de la loi de Dalton). D’autre part la loi de Henry, nous explique bien gentiment, qu’un gaz diffuse dans un liquide en fonction de sa pression partielle et de sa solubilité.

Du coup le N2 qui est peu soluble dans le sang à la pression atmosphérique, commence à diffuser dans le sang au fur et à mesure que sa pression partielle augmente ! Autrement dit  à -30m il y a beaucoup plus d’azote dans le sang d’un plongeur, qu’à l’air libre. La présence de diazote dans le sang à deux conséquences graves :

L’ivresse des profondeurs: (Ou narcose à l'azote ) Le diazote présent en quantité non négligeable dans le sang va s'insérer dans les membranes plasmiques entourant les cellules. Les neurones son particulièrement affectés car les échanges membranaires sont très important à leur niveau. Il en résulte de nombreux effets assez aléatoires: euphories, angoisses, confusion, etc.

Le risque d'embolie gazeuse: Avez vous déjà vu une seule bulle de gaz dans une bouteille de soda jamais entamée ? Non, et pourtant votre boisson gazeuse est saturée en gaz. En fait dès que vous ouvrez la bouteille le gaz va pouvoir en sortir, la pression dans la bouteille n'étant plus limitée. De petites bulles se forment alors.
Lorsqu'un plongeur remonte rapidement en surface, le sang saturé en diazote, le même phénomène se produit. Des bulles peuvent alors se former dans les vaisseaux sanguins et bloquer l'écoulement du sang dans une zone donné. C'est l'embolie gazeuse, aux conséquences gravissimes...
Les paliers de décompression évitent que des bulles trop grosses se forment, mieux vaut donc les respecter. La perte de repères liée à l'ivresse des profondeurs est un facteur de risque supplémentaire et je ne parle même pas des découvertes de trésors de pirates ou de bouteilles de rhum...


Tryphon à la rescousse
4) Quel solutions la science peut-elle apporter au problèmes de la plongée ?
Une façon simple de résoudre un problème est encore de le contourner. Ainsi pour éviter les contraintes liées à l'air pressurisé, l'idéal est de ne pas utilisé d'air pressurisé. Il faut alors que le plongeur se déplace dans un scaphandre entièrement rigide articulé ou dans un submersible résistant aux très fortes pressions (en forme de requin ou pas)...
[Exemples de scaphandre rigides - cliquez sur les images pour les agrandir]

Pour éviter les effets de l'azote on peut également remplacer ce gaz par un autre gaz sans effets narcotique tel que l'hélium. Le petit inconvénient étant que les hommes grenouilles ont alors des voix de canard. (Le mélange utilisé dioxygène diazote et hélium est appelé trimix).

Dernière idée, respirer un liquide suffisamment fluide et riche en dioxygène. Et oui c'est possible, mais sur une durée très limitée et avec beaucoup d'inconvénients. Respirer un liquide comme le perfluorocarbone doit être une sensation désagréable, cela revient à se noyer volontairement. Et pour revenir à l'air libre il faut ensuite vider ses poumons du liquide ... la bronchite à coté c'est pipi de chat ! Il n'empêche que si vous voulez voir ce que cela donne, James Cameron à imposé l'expérience à un rat dans Abyss. Regardez cette petite vidéo :

Pour finir dans le même ordre d'idée allez vous divertir sur le Blog de Marion Montaigne : Tu mourras moins bête, avec deux planches dont la première spécialement en rapport avec ce billet :
Mardi c'est branchies
Mardi c'est océanographie


PS: Saviez vous que le professeur tournesol est inspiré d'un scientifique suisse: Auguste Piccard concepteur du bathyscaphe permettant d'explorer les grandes profondeur. (On parle aussi de John Philip Holland un concepteur de sous marins pour la navy).

Le Trésor de Rackham le Rouge - HERGE - 61p - Editions de Minuit - Coll.Les aventures de Tintin


4 commentaires:

le bLoug a dit…

Merci pour cette plongée rafraichissante !
Petite précision : le Trimix est vraiment un truc de pro ; pour la plongée loisir, on utilise du Nitrox, enrichi en oxygène
(et Cousteau n'a fait que perfectionner le détendeur)

Anonyme a dit…

très intéressant. J'espère que vous n'aurez pas d'ennui avec la fondation Hergé qui pourchasse les reproductions sauvages de façon honteuse!
un amateur de TINTIN

Ecolami a dit…

Captivant! Bravo!

Taupo a dit…

Ah ben tiens c'est marrant, j'ai utilisé la même image pour mon billet sans savoir que tu avais écrit quelque chose sur le scaphandre de Tintin!
http://ssaft.com/Blog/dotclear/index.php?post/2012/12/29/Un-TP-un-article-Trachee-nest-pas-jouer

Excellent ton article!

Enregistrer un commentaire