Le projet ECSTATIC, coordonné par l'université d'Aston au Royaume-Uni et doté d'un budget de 5,1 millions d'euros, teste cette approche novatrice dans une grande ville britannique, en utilisant un viaduc ferroviaire très fréquenté comme premier site d'expérimentation en conditions réelles. L'objectif est de détecter en temps réel les variations structurelles, les contraintes et les vibrations, même subtiles, grâce à des impulsions laser transmises par des câbles à fibres optiques déjà installés sous nos pieds.
« Notre objectif est de créer un système nerveux mondial pour les infrastructures critiques », explique le professeur David Webb, coordinateur du projet ECSTATIC. « Nous espérons transformer les câbles à fibres optiques existants en un système d'alerte précoce fonctionnant 24 h/24 et 7 j/7, capable de détecter les moindres vibrations ou microfissures avant qu'elles ne dégénèrent en catastrophes. En cas de succès, ce système permettra de faire la différence entre réparer une panne et gérer une catastrophe. ».
Utiliser la lumière pour détecter les problèmes
L'installation de capteurs physiques sur l'ensemble des réseaux de transport et d'énergie coûterait des milliards et entraînerait des perturbations majeures. Le projet ECSTATIC adopte une approche différente : il utilise les infrastructures existantes.
Sur le premier site de démonstration du projet – un important viaduc ferroviaire de l'époque victorienne emprunté chaque année par des dizaines de milliers de trains – les chercheurs enverront des impulsions laser ultra-précises à travers des câbles à fibres optiques enterrés. Au passage des trains, les fibres se fléchissent et vibrent légèrement. Ces mouvements modifient le comportement de la lumière à l'intérieur du câble, altérant sa phase et sa polarisation, et créant ainsi une sorte d'empreinte optique des forces agissant sur la structure.
En mesurant ces variations et en les interprétant grâce à une nouvelle puce photonique à double micropeigne (une méthode intelligente pour envoyer et mesurer simultanément de nombreuses fréquences lumineuses) et à un traitement avancé du signal par IA, ECSTATIC vise à détecter les premiers signes de dommages ou de fatigue. Plus important encore, tout cela fonctionne sans interrompre le trafic internet et sans installer le moindre câble.
« Les fissures dans les ponts, les viaducs ou les tunnels ne se manifestent pas d'elles-mêmes ; les structures se détériorent progressivement et silencieusement, et les premiers signes de défaillance restent invisibles jusqu'à ce qu'il soit trop tard. Le Royaume-Uni et de nombreux pays d'Europe comptent des centaines de ponts ferroviaires vieillissants, empruntés chaque année par des millions de véhicules. Nombre de ces ponts britanniques datent de l'époque victorienne et pourraient constituer une véritable bombe à retardement si nous n'agissons pas rapidement et de manière décisive pour les surveiller. ».
Empêcher la prochaine tragédie
L'urgence de mettre en place des systèmes d'alerte précoce est manifeste, comme en témoignent les récents effondrements de ponts en Europe, qui ont coûté des vies et paralysé des villes. En Italie, la catastrophe du pont Morandi à Gênes en 2018 a fait 43 victimes lorsqu'un tronçon d'autoroute de 200 mètres s'est effondré, malgré des années d'alertes internes concernant les risques structurels. L'année dernière, en Allemagne, le pont Carolabrücke à Dresde, axe routier vital pour la ville, s'est partiellement effondré sans prévenir. Cet incident a sectionné des réseaux essentiels, privant certains quartiers d'eau chaude pendant plusieurs heures et provoquant de graves perturbations des transports.
Ces événements, bien que peu fréquents, révèlent à quel point les infrastructures peuvent devenir vulnérables lorsque les vieilles structures ne sont pas inspectées, et combien les conséquences peuvent être dévastatrices.
ECSTATIC vise à aider les autorités à agir avant que les signes avant-coureurs ne se transforment en catastrophes, en leur fournissant des données de meilleure qualité, plus tôt et sans avoir besoin d'installer de nouveaux systèmes de capteurs coûteux ou perturbateurs.
L’élargissement en Europe et au-delà
Avec plus de cinq milliards de kilomètres de câbles à fibres optiques déjà installés dans le monde (villes, océans et zones reculées), le potentiel de la technologie ECSTATIC est immense. Si les essais menés au Royaume-Uni sont concluants, cette approche pourrait être étendue aux réseaux de transport et d'énergie européens, permettant une surveillance des infrastructures plus sûre et plus intelligente à un coût bien inférieur à celui des systèmes traditionnels.
Le projet ECSTATIC, coordonné par l'université d'Aston au Royaume-Uni, se déroulera jusqu'en juillet 2028. Il réunit 13 partenaires européens, parmi lesquels des universités de renom comme Padoue, L'Aquila, Chalmers, Alcalá et West Attica, ainsi que des entreprises industrielles telles que Telecom Italia Sparkle, OTE Group, Nokia, Network Rail, MODUS et la PME suisse Enlightra SARL, sans oublier le bureau d'études grec NOA, spécialisé en sismologie.
