L'impact des conditions du milieu sur les caractéristiques d'une sphère sous-marine

Pour pouvoir amener des personnes à vivre dans une sphère sous-marine, celui-ci devra être implanté en respectant certaines conditions nécessaires pour assurer la survie des êtres vivants qui y seront présents.

Tout d'abord, il s'agit de vérifier la pression. A partir de 60 mètres, on considère que la pression devient dangereuse pour l’organisme humain-transit mais on peut toutefois (de manière limitée) acclimater le corps humain à évoluer dans un environnement à grande pression. Sous la pression des 90 bars, tout organisme imploserait. Il faudrait pour éviter cela des épaisseurs et surtout des charpentes complètes pour contrebalancer la pression extérieure.

Pour résister à la pression, la sphère est la meilleure forme géométrique car elle n'a pas de bords donc les forces exercées se répartissent sur l'ensemble de la structure.

Aussi, la sphère offre, pour une pression donnée, le meilleur rapport masse / volume disponible, suivie de l'ellipsoïde, puis du cylindre. De plus, réaliser une sphère n'est pas compliqué, on peut emboutir à chaud deux demi sphères, puis les assembler par soudage ou boulonnage.

Plus une masse descend en profondeur sous les océans, plus la pression exercée sur cette masse augmente. Pour compenser cette pression exercée sur l’extérieur de la masse, il faudrait exercer une pression équivalente à l'intérieur de la masse.

Ensuite, il est également important de regarder les variations de température du milieu. L’Homme peut s’entrainer à supporter des températures assez élevée (par exemple : 60°C pour survivre au soleil et 45°C pour survivre à l’ombre). De manière générale, il est plus facile de réchauffer que de refroidir d’un point de vue pratique donc il va falloir préférer des milieux plus froids plutôt que des plus chauds.

Notre sphère sera implantée dans l’océan qui a une température moyenne de 15°C. Cette température est un peu basse pour l’être humain ce qui va devoir contraindre à l'Homme de devoir utiliser de l’énergie dans le but de réchauffer la sphère.

Malgré tout, notons que selon les saisons, la température des eaux océaniques ne varient seulement que de 2-3°C donc en hiver, celles-ci atteignent une température d'environ 13°C ce qui est beaucoup moins élevée que la température en surface, sur terre.

Enfin l'acidification des océans est également un facteur important pour éviter la corrosion des matériaux de la sphère sous-marine. Les causes de cette acidification du PH sont multiples. Elle peut être du à l'absorption de dioxyde de carbone atmosphérique d’origine anthropique, à l'absorption par l’océan de pluies ou d’eaux météoriques ou de ruissellements acidifiés par divers composés azotés anthropiques ou encore à l'absorption de composés soufrés issus des combustibles fossiles (pétrole, charbon, gaz). Ces causes sont dues au changement climatique et réchauffement de la planète dû à l’effet de serre. Les activités de l’Homme ont également leur part à jouer dans l’acidification des océans ainsi que le CO2. L’acidification des océans est donc aussi appelée « l’autre problème du CO2 ». Pour le Ph des lacs, les facteurs qui influencent celui-ci sont l'environnement physique c'est-à-dire la géologie du sol basique pour le calcaire et acide pour le granitique, l'activité des organismes aquatiques c'est-à-dire la respiration des organismes compensée par la photosynthèse et enfin la pollution.

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L'acidification des océans va avoir un impact sur les matériaux utilisés pour construire notre sphère. En effet, il faut qu'elle soit constitutive de matériaux qui résisteraient à celle-ci.

Au niveau des matériaux nécessaires à la construction de notre sphère, nous avons pensé dans un premier temps à choisir une structure qui serait à la fois composé d'acier et d'aluminium. En effet, l'acier comporte des propriétés essentielles qui sont de grandes durabilité, de bonnes contrainte de traction et limite d'élasticité, une bonne conductivité thermique, et pour les aciers inoxydables une résistance à la corrosion. Quant à l'aluminium, grâce à une combinaison de propriétés telles que légèreté, résistance mécanique et résistance à la corrosion, conductivité, ductilité, recyclabilité et de nombreuses autres propriétés, il s'avérait être un bon matériau pour notre projet.

Néanmoins, nous avons finalement privilégié le polycarbonate pour notre prototype. Le polycarbonate est d'abord un matériau transparent qui permettrait donc de voir à travers la sphère. Sa particularité est de présenter une excellente résistance aux chocs, tant à froid que jusqu'à 100°C, ce qui représente alors un atout de taille. Avec une masse volumique de 1,2 g·cm-3, le polycarbonate est plus léger que le verre et en plus de sa bonne résistance aux vibrations, il s'avère être un isolant électrique et malgré quelques inconvénients et malgré quelques inconvénients comme un taux de transmission lumineuse moins importante que du verre et un esthétique moins attrayant que le verre, il semble être pourtant le matériau le plus adéquat pour constituer notre sphère.