Centre de recherches de Valcartier : la science top secrète

Le plus grand centre de recherche canadien dans le domaine de la défense est basé au Québec. Visitez-le avec nous.

C’est le plus important des sept centres de Recherche et développement pour la défense du Canada à travers le pays, qui disposent d’un budget annuel total de plus de 400 millions de dollars et emploient 1 200 personnes. Dans ce grand réseau, il y a des scientifiques de toutes sortes, « comme des psychologues et des économistes, mais à Valcartier, on a plutôt des chercheurs en sciences “dures” », précise leur patron.

Mais attention : « On n’est pas là pour créer de la propriété intellectuelle. On est plutôt des intégrateurs de connaissances », indique mon guide. Leur mission ? Voir venir les nouvelles technologies militaires, les essayer et les améliorer, ainsi que conseiller le ministère de la Défense nationale et le gouvernement canadien dans leurs achats. Bref, on est loin des zones de combat. « Mais on a quand même envoyé des scientifiques en Afghanistan… » Ils ont par exemple aidé au déploiement d’une nouvelle technologie d’avertisseur laser.

Si vous imaginez Bruno Gilbert vêtu de kaki, vous faites erreur. Bien qu’il y ait une base militaire juste à côté, « le Centre de recherches n’appartient pas à l’armée canadienne », souligne-t-il. Sur les 480 employés qui travaillent ici, 439 sont des civils, dont il fait partie, contre 41 militaires. Le « camo » est néanmoins bien représenté dans les hautes sphères : le lieutenant-colonel Christian Picard est directeur adjoint du centre.

L’expert du kaki est toutefois un civil nommé Jean Dumas, de la section Guerre électro-optique. Malgré son style tout sauf extravagant – jean, t-shirt, veste en laine polaire et cheveux très courts –, on le surnomme le « Versace de Valcartier ». « Ça fait 25 ans que je fais de la guenille, plus précisément du camouflage », déclare-t-il en guise de présentation. En effet, les motifs des habits des soldats canadiens ne sont pas choisis au hasard ; M. Dumas étudie la question en profondeur.

Jean Dumas connaît le motif DCamC dans ses moindres détails.

Il dépose différents morceaux de tissu sur une table. Jusqu’à la fin des années 1990, un uniforme vert uni habillait les militaires. Il a été délaissé au profil du dessin de camouflage canadien (DCamC) « Forêt tempérée », mis au point par une firme danoise pour déjouer les systèmes de vision ennemis. Le motif est fait de carrés vert clair, vert foncé, marron et noirs, un peu comme des pixels. « Il a failli ne pas être adopté. Les femmes des généraux ne l’aimaient pas. Elles demandaient : pourquoi c’est foncé ? Pourquoi c’est carré ? Eh bien, parce que ça réduit la visibilité de 25 % ! »

Le ministère de la Défense a ensuite procédé à l’achat d’un logiciel pour produire les motifs. Une version « Régions arides » a été réalisée pour le déploiement en Afghanistan, avec des carrés plus gros, car les cailloux des zones désertiques sont plus grands que les détails de la forêt, ainsi qu’une version blanche pour le Nord.

Le but n’est pas de plaire, mais de réduire le risque de blessure, de sauver des vies. Tout tissu est d’ailleurs soumis à des tests rigoureux, notamment pour voir s’il permet aux militaires d’échapper à la détection dans le proche infrarouge (juste au-delà du rouge visible par l’œil humain), utilisée la nuit. « On emprunte des soldats quelques jours et on joue à la cachette », indique Jean Dumas. Le camouflage thermique, qui permettrait d’éviter d’être repéré par la chaleur, est un sujet de recherche actif chez Recherche et développement pour la défense du Canada.

Quoi qu’il en soit, la « guenille » fait toujours jaser. C’est bientôt le motif DCamC « Multi-terrain », une sorte de mélange entre les versions forêt tempérée et régions arides, qui soulèvera les passions, puisqu’il ornera la majorité des uniformes. Il a fait ses preuves. « On l’a testé en Australie et dans le sud-ouest des États-Unis, dans la jungle, la savane et la prairie. À ce jour, les femmes des généraux sont contentes ! » dit à la blague le Versace de Valcartier.

Le spectre des égarés

On entre maintenant dans le laboratoire de Caroline Turcotte, de la section Surveillance et reconnaissance électro-optique. Le photographe militaire qui m’accompagne (je ne pouvais apporter mon propre appareil photo, évidemment) fait quelques clichés. « On va réviser les photos après pour s’assurer qu’il n’y a pas de matériel scientifique classifié », précise le duo de représentantes des communications de la Défense nationale qui m’accompagne.

Dans la pièce inondée de soleil, un étrange bloc rouge surmonté de caméras attire l’œil. Il s’agit d’un système d’imagerie hyperspectrale que l’équipe de Vincent Roy et Caroline Turcotte a conçu pour qu’il puisse être monté à bord d’un avion. Muni d’un stabilisateur, il balaie le paysage pour capter le rayonnement réfléchi par chaque petit bout de terrain, afin d’en déterminer la nature. « Le pays est très grand, rappelle Caroline Turcotte. Des gens partent en motoneige et se perdent. On s’est demandé si la technologie hyperspectrale, qui capte la lumière visible et le proche infrarouge, pouvait donner un coup de main pour les sauvetages », auxquels les Forces armées canadiennes participent.

Justement, la scientifique nous montre une image de tests réalisés à proximité d’Iqaluit en été. « On a mis sur le terrain plusieurs objets, dont un parachute vert, un gilet de sauvetage et quatre manteaux de fourrure, puis on a survolé la zone à 1 500 mètres d’altitude. » Les images ont ensuite été analysées à l’aide d’une unité de calcul rapide et d’algorithmes qui ont réussi à identifier le parachute, l’élément le plus distinctif, et le gilet de sécurité.

Caroline Turcotte montre des photos de zones nordiques où un système d’imagerie hyperspectrale a été testé.

Pour les manteaux, qui se fondaient parfaitement dans le décor, la tâche semblait quasi impossible. Or, sur l’image spectrale que nous montre la scientifique, quatre points alignés apparaissent clairement : les manteaux ! « Ça va au-delà de la couleur. On peut détecter et identifier les matériaux. On peut aussi s’en servir pour la détection de traces dans la neige. Car quand une motoneige passe, les grains de neige réfléchissent différemment la lumière. » Enfin, la peau humaine a une signature spectrale précise.

Cet outil sert-il à repérer l’ennemi également ? « Le système a été évalué pour des applications de recherche et de sauvetage. Nous ne pouvons pas faire de conjectures sur d’autres utilisations potentielles », me précisera-t-on.

Mon marathon d’entrevues se poursuit. À la section Commandement, contrôle et renseignement, la chercheuse spécialisée en intelligence artificielle Hengameh Irandoust m’accueille avec un scénario angoissant : un navire vient de repérer une attaque de missile. Que doit faire le commandant ? « Pendant la phase d’analyse, il y a beaucoup d’informations importantes à traiter, énormément de variables à considérer, souligne la scientifique. Les données sont incomplètes et ambiguës. L’opérateur du navire est en surcharge cognitive. Ça mène à des erreurs. »

Le travail de cette scientifique consiste à mettre au point un système pour aider le commandant… sans pour autant le remplacer. « Au début, la recherche essayait d’automatiser tous les processus de gestion de la bataille. Mais il y a eu un changement de paradigme : l’humain doit rester là pour les décisions critiques. On ne veut pas qu’il soit en surcharge cognitive, mais si on automatise la gestion à 100 %, il ne sera plus alerte ! Il ne faut pas qu’il perde ses compétences. »

Son équipe tente donc d’exploiter les forces respectives des humains et celles des systèmes informatiques et des capteurs. Pour que le partenariat réussisse, il faut que l’humain croie profondément au système. « On réfléchit donc aux caractéristiques d’un système fiable qui s’exprime de façon ordonnée. Il faut que le système soit transparent, intègre, cohérent », affirme la chercheuse.

Enfin, l’interface du système d’aide à la décision doit être soignée pour que l’utilisateur voie rapidement le bilan de la situation. On dit que l’argent est le nerf de la guerre, mais c’est aussi le cas des données !

Dans le laboratoire de Sylvie Buteau, un camion prend toute la place. Je grimpe à bord pour comprendre sa raison d’être : détecter un agent biologique à distance, qu’il s’agisse de virus, de bactéries, de champignons ou de toxines. « On a tous été confinés en 2020 en raison d’une menace de nature biologique [le virus de la COVID-19], mais on pourrait aussi être confrontés à ce type de menace à la suite d’une dissémination intentionnelle ou accidentelle. »

Ce camion est équipé de technologies de détection de menaces biologiques à distance.

Pour déceler ces aérosols, le camion réunit des technologies dites « de détection en retrait ». « On ne veut aucun contact entre le détecteur et la menace, explique la chercheuse. Pas besoin, donc, de s’habiller avec la combinaison de protection CBRN [chimique, biologique, radiologique et nucléaire] pour avoir l’information recherchée », et cela accélère le temps de réponse.

Mais comment repérer de loin ce qui est microscopique ? L’équipe détermine d’abord une zone de surveillance. Un système lidar infrarouge balaie cette zone à la recherche d’un nuage d’aérosols. S’il en trouve un, le système envoie des impulsions laser ultraviolettes (UV) là où le nuage a la concentration la plus élevée. « On exploite une caractéristique du matériel biologique : quand une substance biologique est excitée par des UV, de la fluorescence est émise. » Le système lidar collecte cette fluorescence, ce qui permet de faire la classification du nuage détecté.

L’équipe utilise des éléments inoffensifs afin de mettre au défi ses systèmes, y compris des virus et des bactéries non dangereuses et du blanc d’œuf, qui joue parfaitement le rôle d’une vilaine toxine. « On va dans le champ tester tout ça. On met au défi les technologies et on améliore le tout, que ce soit du côté logiciel ou matériel. » En espérant qu’ils ne trouveront jamais un vrai nuage pathogène…

Jambe en gélatine

Bruno Gilbert m’entraîne de l’autre côté de la rue, sur la base militaire, pour atteindre un immense garage aux stores baissés. On doit y retrouver l’équipe de Protection et effets d’armes. « Ces gens-là ont fait exploser tous les véhicules des Forces armées canadiennes », assure-t-il.

Des mannequins attendent d’être exposés aux différents risques qui planent sur les militaires en zone de guerre. Aujourd’hui, pas d’explosion au programme. L’équipe s’est plutôt payé ma tête en me faisant enfiler une combinaison militaire, l’objectif officiel étant de me faire ressentir le poids écrasant de l’équipement du soldat type sur le terrain, qui représente en soi un risque de blessure.

Les chercheurs développent eux-mêmes leurs protocoles de test selon les nouvelles réalités du terrain. En Afghanistan, les engins explosifs improvisés parsemés sur les routes ont modifié le risque associé à la circulation des véhicules blindés. Pour simuler les effets de l’explosion d’un tel engin sous un véhicule, ils ont installé dans leur laboratoire une grande « tour de chute ». Ce type d’équipement sert normalement à évaluer l’effet d’une chute sur un mannequin. Quel lien avec une charge explosive enfouie ? « La chute vers le bas permet de générer des forces vers le haut lors de la décélération du mannequin, et elles sont représentatives de certains types de forces observées lors d’une explosion sous un véhicule. C’est un peu contre-intuitif, je l’avoue, mais les deux génèrent des accélérations verticales vers le haut », indique un ingénieur de l’équipe, Robert Durocher.

Pour que ces simulations soient valides, il faut des mannequins encore plus précis que les modèles commerciaux de base. Sur une table, un cerveau en gelée rose donne le ton. Une colonne vertébrale conçue avec des matériaux « biofidèles » et munie de capteurs est également mise au point, et on me parle d’une jambe en gélatine. Le groupe n’a qu’à contacter la section Prototypage du Centre pour que les pièces deviennent réalité.

Des chercheurs du Centre de recherches de Valcartier utilisent et fabriquent des modèles biofidèles de parties du corps humain.

L’équipe a aussi accès à un corridor balistique de 220 mètres de long pour étudier le comportement des balles en vol et à des sites extérieurs pour reproduire une explosion en toute sécurité. Elle teste actuellement différents modèles de gilets pare-balles qui seraient plus confortables pour les femmes. « Est-ce le même niveau de protection ? Y a-t-il un risque de ricochet ? » demande le responsable du groupe de recherche, Simon Ouellet. Les réponses qu’ils trouveront influeront sur le choix de l’équipement.

Son équipe analyse également de véritables cas. « Quand un décès survient dans le théâtre des opérations, on rapporte l’équipement et on voit ce qui n’a pas marché », dit Simon Ouellet. Un rappel de la dure réalité de la guerre, loin des laboratoires.