Plonger dans l'eau glacée est extrêmement dangereux pour l'homme. En quelques secondes, les artères se resserrent, tension artérielle et course de fréquence cardiaque, et les poumons manquent d'air. Après seulement quelques minutes, l'hyperventilation frappe et les bras et les jambes s'engourdissent, signalant le début de l'hypothermie.

Pour protéger les plongeurs de la marine américaine opérant dans des conditions de gel, l'Office of Naval Research (ONR) parraine des travaux visant à concevoir une combinaison de plongée reflétant les propriétés isolantes de la graisse animale, permettant aux plongeurs de nager dans des eaux gelées pendant de plus longues périodes.

Les travaux sont menés par des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) et de l'Université George Mason. Ils ont développé une combinaison imprégnée d'une couche de graisse artificielle qui peut tripler le temps d'endurance des plongeurs dans les lacs gelés, rivières ou océans.

"Ce type de recherche est particulièrement important à mesure que de plus en plus de voies maritimes arctiques s'ouvrent et que la Marine augmente sa préparation à opérer dans cette partie du monde, " dit Maria Medeiros, un officier de programme au Département de la guerre maritime et des armes de l'ONR. « Qu'il s'agisse d'opérations spéciales ; de recherche et de sauvetage ; ou de réparation de navires, entretien et dépannage, trouver des moyens d'augmenter le temps et l'efficacité des plongeurs dans la glace est une priorité."

Le projet est dirigé par deux professeurs du MIT, le Dr. Michael Strano et le Dr Jacopo Buongiorno—et se concentre sur les combinaisons en néoprène. Le néoprène est le matériau le plus couramment utilisé pour fabriquer des combinaisons, et est un caoutchouc synthétique ressemblant à une mousse épaisse avec de nombreuses poches d'air.

Ces poches ralentissent le transfert de chaleur du corps vers l'eau froide environnante.

Strano et Buongiorno ont découvert qu'en remplaçant l'air par divers gaz inertes lourds, non toxiques, ne pas avoir de réactions chimiques négatives, et ne brûlent pas ou n'explosent pas - ils ont créé un système plus efficace, couche de graisse artificielle dans la combinaison. Cela a augmenté l'efficacité de la combinaison dans de l'eau à 10 degrés Celsius de moins d'une heure à plusieurs heures.

Faire cela, Strano et Buongiorno ont placé une combinaison en néoprène dans un réservoir spécialement conçu de la taille d'un fût de bière et pompé le conteneur avec des gaz inertes lourds pendant plusieurs heures.

Des tests en laboratoire ont montré que la nouvelle combinaison pressurisée conservait ses propriétés isolantes pendant plus de 20 heures après le traitement, bien plus longtemps que les plongeurs passent habituellement dans les eaux glaciales. Le traitement peut également être effectué avant une plongée, avec la combinaison placée dans un sac à ouvrir juste avant utilisation. Dans ces cas, le compte à rebours de 20 heures n'a commencé que lorsque la combinaison a été retirée du sac.

"L'avantage de cette recherche est que vous n'avez pas à recréer le néoprène à partir de zéro, " dit Strano. " Vous pouvez prendre une combinaison dans un placard, pompez le gaz dedans et transformez-le en un super tissu."

L'inspiration derrière les recherches de Strano et Buongiorno provient d'une conversation qu'ils ont eue avec les Navy SEALs il y a deux ans, lorsqu'ils ont participé à une étude scientifique du ministère de la Défense. Les combattants ont parlé aux professeurs du MIT des dangers de la plongée dans les eaux glacées et de la nécessité urgente d'une protection de combinaison de plongée plus durable.

Strano et Buongiorno ont examiné diverses méthodes animales pour supporter l'eau froide - poches d'air dans la fourrure ou les plumes (loutres et pingouins), chaleur générée en interne (mammifères et poissons), ou une couche de matériau isolant ralentissant la perte de chaleur du corps (graisse de phoque et de baleine). Leur conception de combinaison reflète les deux dernières méthodes.

Alors que leurs tests et simulations en laboratoire ont été couronnés de succès, Strano et Buongiorno espèrent tester davantage la combinaison lors de démonstrations dans l'eau impliquant des plongeurs de la Marine et des civils.

La recherche sur les combinaisons de plongée s'inscrit dans le cadre du programme de partenariat d'entreprise navale de l'ONR avec les universités pour l'excellence nationale (NEPTUNE), qui aide la Marine et le Corps des Marines à découvrir des moyens d'améliorer la conservation de l'énergie, générer de l'énergie renouvelable et mettre en œuvre des technologies économes en énergie, tout en fournissant des militaires en service actif, aux étudiants militaires et aux anciens combattants la chance de s'immerger dans la recherche de niveau universitaire.