La lourde porte s’ouvre et une bouffée d’air frais nous accueille.
« C’est mon endroit préféré dans nos bureaux pendant l’été », déclare Mika Hovilainen en souriant. Il est directeur général d’Aker Arctic, une société spécialisée dans la conception de brise-glace.
De petits bateaux rouges sont soigneusement disposés dans le grand espace, leurs coques se courbant élégamment. Il s’agit de miniatures de quelques mètres de long de brise-glace et de navires armés pour la glace existants et à venir conçus par Aker Arctic.
Actuellement, la mer située juste à côté des bureaux de l’entreprise dans le port de Vuosaari, à l’est d’Helsinki, est libre de glace. Mais dans quelques mois, lorsque les températures commenceront à baisser, les brise-glace seront à nouveau mis à contribution.
La Finlande est mondialement connue pour son expertise en matière de brise-glace. Ce savoir-faire est né d’une nécessité : tous les ports finlandais gèlent en hiver. (L’Estonie est le seul autre pays à pouvoir s’en prévaloir.) Les voies de navigation doivent rester ouvertes. Ce défi a stimulé l’innovation technologique et favorisé une compréhension approfondie du comportement de la glace.
Mika Hovilainen ouvre une autre porte et l’air devient encore plus froid. C’est la fierté d’Aker Arctic : un bassin de glace de 75 mètres de long où les employés et les chercheurs en visite peuvent observer comment les navires miniatures manœuvrent dans les eaux couvertes de glace.
Mika Hovilainen est directeur général d’Aker Arctic.
Les essais en conditions réelles, bien qu’à l’échelle 1/40 pour les plus grands navires, sont essentiels pour comprendre l’interaction entre la glace et les navires.
« Les gens pensent souvent qu’un brise-glace se contente de foncer dans la glace, forçant la masse à s’écarter de son chemin », explique Mika Hovilainen.
« En fait, la forme de la coque transforme une force vers l’avant en une force vers le bas qui brise la glace. La glace glisse sous la coque, se brise en petits morceaux et est repoussée vers l’arrière et sur les côtés. »
La glace, c’est plus que ce que l’on croit
Jukka Tuhkuri étudie la mécanique des glaces et la technologie marine arctique.
« La glace est un matériau difficile », souligne Jukka Tuhkuri, professeur à l’université Aalto. Son domaine d’expertise est la mécanique des glaces, une discipline qui étudie comment la glace se déforme et se brise.
Jukka Tuhkuri explique que la glace fait l’objet de quelques idées fausses. La première et la plus persistante est que la glace est froide. « En tant que matériau, la glace n’est pas froide, car elle est très proche de son point de fusion. »
Pour illustrer son propos, il compare la glace à l’acier, qui fond à environ 1 500 degrés Celsius. À température ambiante, une poutre en acier est encore loin de son point de fusion. Cependant, même à moins 10 degrés, une température hivernale courante, la glace est déjà très proche de la fonte.
Une autre idée fausse est que la glace est fragile.
« Oui, la glace peut être fragile lorsqu’elle est froide ou soumise à une charge rapide, mais si elle est soumise à une contrainte lente et régulière, par exemple lorsqu’elle est poussée contre quelque chose, elle s’écoule comme un liquide », explique Jukka Tuhkuri.
L’exploitation d’un navire dans des mers couvertes de glace est beaucoup plus complexe qu’en eaux libres. Pour ajouter au défi, la glace de mer n’est pas toujours un simple champ plat, mais un labyrinthe de fragments de banquise qui se déplacent et s’agglutinent au gré des courants et du vent, exerçant une pression énorme sur tous les obstacles qui se dressent sur leur chemin.
« Lorsque le vent presse lentement la glace contre un navire ou une structure, comme un pont ou une éolienne en mer, elle est tout sauf fragile. »
Connaître ses navires
Brise-glace
Navire conçu pour briser la glace et créer des voies d’accès pour d’autres navires. Il est doté d’une coque renforcée et arrondie et de moteurs très puissants. Utilise diverses manœuvres pour se dégager de la glace.
Navire adapté à la glace
Navire pouvant naviguer dans les eaux glacées, mais ne pouvant pas briser la glace épaisse. Souvent utilisé pour la navigation commerciale, la recherche ou à des fins militaires, il suit généralement un brise-glace dans des conditions de glace difficiles.
Classes de glace
Les pays ont des classifications et des exigences différentes pour les navires qui naviguent dans les glaces. En Finlande, il existe six classes avec des exigences spécifiques pour la conception de la coque, la puissance du moteur et les performances dans les glaces.
Brise-glace finlandais
Environ 80 % des brise-glace du monde sont conçus et environ 60 % construits en Finlande.
La Finlande dispose de huit brise-glace opérationnels : Otso, Kontio, Voima, Urho, Sisu, Fennica, Nordica, Ahto et Polaris, le premier brise-glace au monde à utiliser du gaz naturel liquéfié comme carburant. En été, on peut en voir un grand nombre amarrés à Katajanokka, près du centre-ville d’Helsinki. Un nouveau brise-glace, Aino, a été commandé et sera opérationnel en 2029.
L’enneigement exceptionnel permet aux aéroports de rester ouverts
Alors que la glace est la raison d’être de l’expertise d’Aker Arctic et des recherches de Jukka Tuhkuri, à l’aéroport d’Helsinki, la glace est un visiteur indésirable.
Les avions ont besoin de friction pour décoller et atterrir en toute sécurité. Lorsque la température est proche de zéro et que la glace commence à se former sur la piste, les opérations de maintenance de l’aéroport le plus fréquenté de Finlande passent à la vitesse supérieure.
« Notre objectif est d’offrir des conditions estivales sur les pistes tout au long de l’année », déclare Jani Elasmaa, vice-président de Finavia. L’entreprise assure la maintenance du réseau aéroportuaire finlandais et est mondialement connue pour son « savoir-faire en matière de neige », c’est-à-dire son expertise dans le maintien de la sécurité et du fonctionnement des aéroports dans les conditions météorologiques les plus difficiles.
« L’hiver idéal se caractériserait par des périodes prolongées de températures inférieures à zéro », explique-t-il. « Les conditions météorologiques imprévisibles et les températures oscillant au-dessus et au-dessous du point de congélation, les conditions que nous connaissons souvent de nos jours, sont les plus difficiles. »
Au plus fort de l’hiver, environ 130 agents d’entretien sont présents sur le terrain. Ils déneigent les pistes à l’aide de convois de camions spectaculaires et inspectent le tarmac pour détecter les dommages causés par le gel, un autre problème causé par le gel et la fonte répétés.
Le savoir-faire de Finavia en matière de neige attire des visiteurs d’autres aéroports. Les invités sont particulièrement intéressés par la collaboration entre le contrôle aérien et l’équipe au sol.
« Il ne s’agit pas de maintenir les avions en vol à n’importe quel prix », précise Jani Elasmaa. « La priorité est de s’assurer que les passagers et les membres d’équipage rentrent chez eux sains et saufs. »
La décision d’interrompre le trafic aérien n’est jamais prise à la légère, mais c’est parfois la seule option possible. Il y a quelques années, une pluie d’eau surfondue a recouvert d’une couche de glace de quatre centimètres d’épaisseur les aires de trafic, les avions et tout le matériel d’entretien. Tout le trafic aérien a dû être interrompu.
« Nous sommes repartis en deux heures », dit Jani Elasmaa, avec une pointe de fierté dans la voix.
L’entreposage de la neige permet de sauver des saisons de ski
À 20 kilomètres à l’ouest de l’aéroport d’Helsinki, le long de la route périphérique 3, se trouve Oittaa, l’un des centres de loisirs en plein air les plus populaires de la région de la capitale. La saison de ski de fond y est l’une des plus longues du pays, même si on la compare à celle du Grand Nord.
La région de la capitale ne reçoit de véritables chutes de neige que quelques fois par an, mais la neige accumulée la saison précédente fait que la saison de ski à Oittaa commence souvent dès la fin du mois d’octobre, avant même que la neige ne soit tombée.
Le stockage de la neige n’est pas un phénomène nouveau. Avant les réfrigérateurs, la neige et la glace étaient recouvertes de sciure ou de copeaux de bois pour aider à conserver les aliments. Aujourd’hui, il s’agit également d’une entreprise commerciale prometteuse.
« Le stockage de la neige existante est le moyen le plus efficace sur le plan énergétique de garantir la présence de neige en début de saison », explique Antti Lauslahti, directeur général de Snow Secure, une entreprise qui développe des systèmes de stockage de la neige.
Le stockage de la neige est particulièrement intéressant pour les centres de ski en Europe et en Amérique du Nord. La possibilité d’ouvrir les pistes plus tôt, lorsqu’il n’y a pas de neige naturelle ou qu’il ne fait pas assez froid pour utiliser les canons à neige qui transforment l’eau en neige, fait une grande différence financière.
Le stockage de la neige ne remplace pas les canons à neige, mais les complète, explique Antti Lauslahti.
« Les canons à neige produisent la meilleure qualité de neige lorsqu’il fait moins dix degrés. C’est le moment idéal pour produire de la bonne neige et la stocker pour la saison à venir. »
La neige est empilée en monticules durs et recouverte de matelas isolants. Des capteurs contrôlent la température à l’intérieur et à l’extérieur de la couverture. Antti Lauslahti explique que même lorsque la température extérieure dépasse les 40 degrés, elle est à peine supérieure à zéro à quelques centimètres sous la surface du monticule.
« Je pense qu’il s’agit d’une solution très finlandaise. Nous prenons quelque chose de très spécialisée et le transformons en une innovation brevetée d’intérêt mondial. »
La glace chaude se comporte différemment
L’expertise finlandaise en matière de glace et de neige doit maintenant s’adapter à un défi majeur : le changement climatique.
À mesure que les hivers deviennent plus doux et que les écarts de température augmentent, la glace du site se modifie également. Dernièrement, le professeur Jukka Tuhkuri a étudié ce qu’il appelle la « glace chaude. »
L’une des questions clés auxquelles Jukka Tuhkuri et ses collègues chercheurs s’empressent de répondre est celle des charges que la glace chaude fait peser sur les brise-glaces. Ces connaissances sont cruciales non seulement pour les brise-glaces, mais aussi pour les autres navires qui naviguent dans des eaux de plus en plus libres de glace.
« Nous avons découvert des choses surprenantes sur la glace chaude », explique-t-il. « Par exemple, nous avons mesuré que les charges de glace sur les navires dans une glace chaude et molle peuvent être aussi élevées que les charges de glace sur une glace froide et dure. »
Même des variations minimes de la température de la glace peuvent faire une grande différence dans ses qualités matérielles, note Jukka Tuhkuri. Ces éléments ne sont pas encore pris en compte dans les calculs et les lignes directrices pour la construction des navires.
« Lorsque les conditions de glace sont apparemment, et j’insiste sur le mot apparemment, faciles, les navires non renforcés navigueront plus longtemps en automne et plus tôt au printemps, mais la glace chaude n’est peut-être pas aussi innocente qu’elle en a l’air », explique-t-il.
Des eaux agitées en perspective
Dans le bassin d’essai d’Aker Arctic, un prototype miniature de brise-glace reste immobile en pleine eau. Quelques plaques de glace translucides flottent à proximité, derniers vestiges des essais de la journée.
Pour l’industrie des brise-glace, le changement climatique est à la fois une opportunité et un défi. Le trafic devrait augmenter de manière significative, car la voie d’eau reste ouverte plus longtemps, ce qui accroît la demande de navires renforcés contre les glaces.
D’autre part, les brise-glace n’ont pas été construits pour de longs voyages en eaux libres et agitées.
« Un navire idéal pour briser la glace ne l’est pas pour manœuvrer en eau libre et dans les vagues », explique Mika Hovilainen. « Le cycle de vie d’un brise-glace peut durer plus de 50 ans. Nous devons donc évaluer avec soin les besoins futurs des navires. »
Nous descendons une volée de marches jusqu’à une zone d’observation située sous la cuve d’essai. Ici, une vitre s’étend sur toute la longueur de la piscine. À travers elle, nous regardons directement le dessous de la coque du modèle réduit. C’est là, dit Mika Hovilainen, que se produisent de nombreux grands moments d’émerveillement à propos de la glace.
En fin de compte, la glace est un matériau difficile à appréhender, ce que les ordinateurs ou les modèles de prévision météorologique assistés par l’IA ne peuvent pas faire. À l’avenir, lorsque la version grandeur nature de ce navire se propulsera à travers un enchevêtrement de banquises, elle continuera à s’appuyer sur la compréhension de la glace par l’homme.
« Même avec toute cette technologie, explique Mika Hovilainen, c’est l’expérience du capitaine et sa capacité à lire la glace qui comptent. »
Texte Lotta Heikkeri
Illustration Tilda Rose
Photographie Vesa Laitinen
