Histoire des sous-marins

Le concept d'un habitacle étanche et submersible remonterait à l'Antiquité : le principe repose sur celui de la cloche de plongée semi-autonome, tractable et à immersion verticale. La plongée est une activité très ancienne, elle se pratiquait déjà pour récupérer les épaves et ramasser éponges, crustacés ou mollusques précieux comme le murex. L'historiographie, dès le Moyen Âge, rapporte sous la forme de récits plus ou moins légendaires les premières tentatives d'Alexandre le Grand qui, conseillé par Aristote[1], aurait commandé la construction d'une forme de caisson submersible en 332 av. J.-C. durant le Siège de Tyr[2].

Au début de l'ère moderne, Léonard de Vinci conçoit les plans d'un bateau submersible « destiné à couler d'autres bateaux »[3], précédé, en 1472, par le vénitien Roberto Valturio[4]. En 1535, l'Italien Guglielmo da Lorena, associé à l'ingénieur militaire Francesco De Marchi et à l'architecte Leonardo Bufalini mettent au point un dispositif de plongée associant un caisson et un scaphandre pour récupérer les restes d'une épave romaine au fond du lac de Nemi[5].

Des témoins rapportent qu'« en 1538, sous les yeux de Charles-Quint et de plusieurs milliers de personnes, deux Grecs descendirent au fond du Tage, à Tolède. Ils s’étaient placés dans une grande chaudière renversée […]. Ils en sortirent au bout de quelque temps, sans même être mouillés. Ce qui occasionna une grande surprise, c’est qu’une lumière qu’ils avaient emportée avec eux, continuait de brûler »[6].

L'Anglais William Bourne conçoit une nouvelle sorte de prototype en 1578, mais ses idées ne dépassent pas le stade de la conception et son véhicule étanche, s'il peut monter et descendre à volonté entre surface et fond, n'a pas de dispositif de propulsion[7].

En 1616, Franz Kessler (en) invente un dispositif, le Wasserharnisch, qui reprend le concept de cloche de plongée.

En 1620, une série de semi-submersibles est construite par le Hollandais Cornelius Jacobszoon Drebbel, en utilisant le concept de Bourne. Ce scientifique hollandais vivant à la cour de Jacques I^er d'Angleterre reçoit une commande du roi en ce sens. Son prototype doit être propulsé par des rames ; sa nature est source de controverses : il est parfois dit qu'il ne s'agit que d'une cloche remorquée par un autre bateau. Deux modèles améliorés sont testés sur la Tamise entre 1620 et 1624[8]. Drebbel s'inspire sans doute des travaux de John Napier, communiqué par Henry Briggs[9].

En 1641, Jean Barrié lance à Saint-Malo le XVII, sur des plans du père Mersenne. Vaisseau métallique à rames, il peut accueillir jusqu'à quatre personnes, et est muni d'un sas en cuir afin de faciliter son but premier : la chasse aux épaves[10].

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  Dispositif de Roberto Valturio (1472).
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  Dispositif de William Bourne de 1578 (Paris, Cité des sciences et de l'industrie).
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  Wasserharnisch, dispositif de plongée conçu par Franz Kessler en 1616.
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  Projet de submersible d'attaque conçu par l'ingénieur français De Son pour les Hollandais (1653, Rotterdam).

Vers le milieu du XVII^e siècle, l'ingénieur français Guillaume Levasseur de Beauplan rapporte que les cosaques ukrainiens utilisent une embarcation fluviale appelée le Chaika (signifiant « goéland ») qui peut devenir semi-submersible pour des missions d'infiltration et de reconnaissance : il peut être en effet aisément chaviré afin que l'équipage puisse respirer en dessous, grâce à la poche d'air, là encore comme dans une cloche de plongée ; l'ensemble est propulsé par l'équipage qui marche au fond de la rivière en entraînant la coque[11].

Bien que les premiers modèles soient conçus comme des outils pour l'exploration sous l'eau, les inventeurs ont reconnu assez vite leur potentiel militaire. En 1648, le scientifique anglais John Wilkins explique cinq avantages stratégiques des bateaux sous-marins dans Mathematical Magick (en)[12] :

1. La discrétion: une personne peut se rendre sur toutes les côtes de façon invisible, sans être découverte ou en être empêchée pendant son voyage.
2. La sûreté : par rapport aux marées ; aux pirates et brigands qui infestent les mers ; à la glace et aux grands froids, qui mettent en danger les passagers aux voisinages des pôles.
3. Contre la flotte ennemie : elle pourra être minée par ce moyen sous l'eau, et gravement endommagée.
4. Attaquer et ravitailler : très utile pour soulager par voie maritime une place assiégée, pour transporter par le dessous de façon invisible des ravitaillements ; et aussi pour l'attaque surprise de toute place accessible par l'eau.
5. Explorer les fonds : un bénéfice évident pour les expérimentations sous-marines.

2^e modèle de submersible de Denis Papin (1692, testé).

En 1653, les Hollandais, en conflit avec l'Angleterre, tentent de construire un sous-marin de raid, conçu par le Français De Son à Rotterdam. C'est un échec : le navire refuse d'avancer malgré les efforts musculaires fournis par son équipage et l'impossibilité de mettre au point un moteur calqué sur les mouvements d'horlogerie[13].

En 1690-1692, à Marbourg en Allemagne, le Français Denis Papin élabore deux modèles de caissons submersibles, dont seul le deuxième est testé. Sa coque, en forme de tonneau, résiste naturellement à la pression de l'eau, et ne nécessite donc plus l'emploi d'air comprimé. L'air y circule grâce à une pompe à air centrifuge, et à deux tuyaux de cuir maintenus à la surface de l'eau par une vessie flottante. Une pompe à eau permet de faire entrer, ou sortir le dernier complément de lest, pour plonger ou refaire surface. On évalue sa profondeur de plongée grâce à un baromètre qui mesure cette fois la pression de l'eau à l'extérieur. Ce prototype a des prétentions militaires : un homme peut se tenir dans le cylindre horizontal, et sortir un bras au-dehors par le trou, une fois ce deuxième cylindre mis sous air comprimé grâce à la pompe. Avec ce caisson sous-marin, Papin accompagné d'un acolyte courageux a effectué au moins une plongée fructueuse[14].

Le premier sous-marin opérationnel est à visée militaire : c'est le Turtle, une machine en forme d'œuf propulsée manuellement par une seule personne, conçue par l'ingénieur américain David Bushnell et son frère. L'engin est temporairement submersible, grâce aux réservoirs ballasts, peut se déplacer de façon autonome, via deux hélices de propulsion et transporte à l'arrière une charge explosive à retardement délestable. Pendant la guerre d'indépendance des États-Unis, le Turtle, piloté par le sergent Ezra Lee de l'Armée continentale, essaie de couler sans succès le HMS Eagle (en) britannique dans le port de New York le 7 septembre 1776.

En 1800, la France construit un sous-marin à propulsion humaine conçu par Robert Fulton, le Nautilus ; il se montre capable d'utiliser des mines pour détruire deux navires de guerre durant ses essais. La France abandonne les essais en 1804, tout comme les Britanniques, qui eux aussi, sont démarchés par Fulton quelque temps après. Pendant la guerre de 1812, Silas Halsey (en) meurt en tentant une attaque infructueuse contre un navire de guerre britannique dans le port de New London, en 1814, à bord d'un prototype dérivé de Fulton.

Durant ces premières décennies de nombreux prototypes de submersibles ont été imaginés, et parfois réalisés : on compte les expériences d'appareil autonome du Belge Claude-Antoine Brizé-Fradin[15], les plans de Castera et d'Aubusson de La Feuillade, très peu réalistes, et surtout, en 1811, le prototype de François-Guillaume Coëssin et son frère : le Nautile, construit en bois et propulsé par quatre rameurs accompagné de cinq autres hommes, est assemblé et testé au Havre. Ses nombreux défauts font abandonner le projet, en dépit d'un rapport favorable émis par une commission, mais un certain baron von Drieberg cria au plagiat[16]. En 1825, Montgéry, par ailleurs biographe de Fulton, projette la construction de L'Invisible, vaste bateau immergé et à carène plate[16]. En août 1832, Brutus de Villeroi teste un submersible avec coque en acier, à propulsion manuelle, long de 3,20 m, en baie de Noirmoutiers, qui ne rencontre aucun soutien en France (cf. plus loin).

Jean-Baptiste Petit, officier de santé décéda à Saint-Valery-sur-Somme, le 15 août 1834, en expérimentant un bateau plongeur de sa construction destiné « initialement à la recherche des objets précieux perdus lors des naufrages dans le fond des océans ». Ce navire, expérimenté à Amiens, Abbeville, puis à Saint-Valery-sur-Somme, aurait inspiré le Nautilus à Jules Verne[17].

En 1844, après avoir inventé une cloche de plongée équipée d’un système de purification de l’air dans un milieu hermétiquement clos, le docteur français Prosper-Antoine Payerne (1806-1886), associé à l'industriel Lamiral et à Auguste Lefébure, conçoivent un hydrostat, premier semi-submersible mobile avec un système capable de régénérer l’air, le Belledonne, et le testent sur la Seine, mais le moteur à vapeur empêche une immersion complète, puis le bateau est montré durant l'exposition nationale de 1849 : il a servi lors d'opérations d'ingénierie civile[16].

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  Vue en coupe du Turtle (1774) de Bushnell (illustration de 1916)
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  Le Nautilus de Fulton (1800).
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  Le Belledonne, un hydrostat conçu par Payerne (1844).

Le Brandtaucher au musée d'histoire militaire de Dresde

En 1851, Wilhelm Bauer, inventeur et caporal de l'artillerie bavaroise, emmène un sous-marin de sa conception en mer à Kiel, le Brandtaucher (« plongeur-incendieur ») ; le prototype, construit par August Howaldt (des Maschinenbauanstalt Schweffel & Howaldt), est propulsé par une roue à tympan (en). Un incident fatal a lieu, et son équipage de trois personnes réussit à s'échapper avant qu'il ne coule. L'épave, renflouée en 1887, se trouve actuellement au musée de Dresde[18].

En 1853, l'Écossais James Nasmyth conçoit un « mortier flottant », destiné à porter sur les côtés d'un navire ennemi une bombe et de le faire couler ; semi-submersible, il ne dépassait que le haut de sa cheminée, le moteur étant à vapeur. Il est testé mais ne sert pas[16].

En 1859, commence la construction du futur Plongeur, imaginé par Siméon Bourgois et Charles Brun : équipé d'un moteur à air comprimé, il est destiné à la Marine impériale française, et est opérationnel en 1863 : c'est le premier sous-marin de l'histoire ayant un moteur.

En 1862, l'Espagnol Narcis Monturiol invente un navire sous-marin et le baptise Ictineo : il le teste dans le port de Barcelone, il a une autonomie en oxygène de cinq heures et est armé de canons. Le Gouvernement espagnol en commande un plus grand, qui ne sert pas[16].

Avec la guerre de Sécession, l'Union est la première à tenter d'utiliser un sous-marin sur le champ de bataille. L'Alligator, en partie de conception française, puisqu'il associe Brutus de Villeroi (qui venait de tester en 1862 un prototype de « bateau-plongeur en forme de cigare »[16]) et deux autres ingénieurs américains, est le premier sous-marin de l'US Navy. Il est aussi le premier sous-marin disposant d'un sas, permettant à un plongeur d'aller fixer des mines à détonation électrique sur les navires ennemis. Il est propulsé manuellement par une grosse hélice à manivelle via un arbre à cames. Il est perdu en mer dans une tempête près du cap Hatteras le 2 avril 1863 pendant un remorquage (sans équipage à bord) vers son premier lieu de bataille à Charleston.

Les Confédérés ont mis en route plusieurs sous-marins à propulsion humaine dont le CSS H. L. Hunley, qui ressemble à l'Alligator. Le premier sous-marin confédéré est le Pioneer de 10 m de long, qui coule une goélette pendant ses essais en utilisant une mine remorquée sur le lac Pontchartrain, mais il n'a pas été utilisé au combat ; il est sabordé après la capture de La Nouvelle-Orléans et vendu pour démolition.

Le CSS H. L. Hunley est conçu pour attaquer les navires du Nord qui font un blocus des ports du Sud. Le sous-marin dispose d'une longue perche à l'avant, terminée par une charge explosive appelée spar torpedo (« mine-torpille »). Le sous-marin doit approcher le navire ennemi, y attacher l'explosif, reculer et le faire détoner. L'opération est extrêmement dangereuse et il n'y a pas d'autre alimentation en air que ce qui est contenu dans le faible espace intérieur. Le sous-marin sombre à deux reprises, entraînant une première fois la mort de la moitié de l'équipage, puis, lors de la seconde tentative, de tout l'équipage, dont Hunley : en effet, 18 février 1864, le CSS Hunley coule l'USS Housatonic près du port de Charleston. C'est la première fois qu'un sous-marin arrive à couler un autre navire, bien que le CSS Hunley ait coulé peu de temps après avoir signalé sa victoire. Les sous-marins n'ont pas eu un grand impact sur l'issue de cette guerre mais ont commencé à attirer l'attention et à montrer leur importance future dans les engagements navals.

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  Gravure représentant l'Alligator en immersion.
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  Vue en coupe du CSS H.L. Hunley
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  Vue externe du CSS H.L. Hunley

Le Plongeur, premier sous-marin à propulsion mécanique

Le premier sous-marin à pouvoir se passer de la propulsion humaine est le Plongeur de la Marine nationale française, lancé en 1863, et équipé d'un moteur à air comprimé et de 23 réservoirs à une pression de 180 PSI[19] (12 bar).

L'ingénieur germano-américain Julius H. Kroehl conçoit entre 1863 et 1866, le Sub Marine Explorer (en), associé à Ariel Patterson pour le compte de la Pacific Pearl Company (en) : construit à Brooklyn, mesurant 12 mètres de long, équipé de réserves d'air comprimé, il sert au ramassage des perles jusqu'en août 1869, puis est abandonné au large du Panama sur l'archipel des Perles (où sa carlingue gît toujours sur la plage), après que l'équipage a succombé à une sorte de fièvre, victime d'un accident de décompression, syndrome mal connu à cette époque.

Le premier sous-marin utilisant un combustible non issu du charbon est l'Ictíneo II, utilisant le peroxyde activant une machine à vapeur, et lancé en 1867 par Narcís Monturiol ; il avait été lancé à l'origine en 1864 en tant que sous-marin à propulsion humaine, propulsé par 18 hommes[19].

Une réplique de l'Ictineo II près du port de Barcelone

Le bateau de 14 m de long est conçu pour transporter deux membres d'équipage, plonger à 30 mètres et accomplit des plongées de deux heures. À la surface, il utilise une machine à vapeur, mais en plongée cela utiliserait trop d'oxygène ; Monturiol invente ainsi un moteur qui utilise la réaction du chlorate de potassium, du zinc, du manganèse et du peroxyde. L'intérêt de cette méthode est que la réaction dégage aussi de l'oxygène, qui après traitement peut être utilisé pour l'équipage et pour faire tourner une machine à vapeur auxiliaire pour la propulsion. Malgré des essais fructueux dans le port de Barcelone, Monturiol n'est pas arrivé à intéresser la marine espagnole.

En 1869, Jules Verne commence à publier Vingt mille lieues sous les mers qui met en scène les aventures du capitaine Némo, inventeur du sous-marin Nautilus, plus avancé que tout ce qui existe à cette époque, mais qui s'inspire largement du Plongeur français, tout en faisant appel à l'électricité.

En 1879, le gouvernement péruvien, alors dans la Guerre du Pacifique, commande et fait construire un sous-marin. Bien que pleinement opérationnel, le Toro Submarino ne va jamais au combat mais se retrouve sabordé avant la défaite du Pérou dans cette guerre, pour empêcher sa capture.

La même année, le révérend George Garrett (en) de Manchester construit le Resurgam (en) propulsé à la vapeur. Garrett veut montrer ce sous-marin de 12 m de long à la Royal Navy à Portsmouth, mais il coule pendant son remorquage au nord du Pays de Galles.

Le premier sous-marin à être construit en série est toutefois à propulsion humaine : il s'agit du sous-marin de l'inventeur russo-polonais Stefan Drzewiecki. Cinquante unités sont construites en 1881 pour le gouvernement russe.

Des échanges entre George Garrett et le Suédois Thorsten Nordenfelt conduisent à une série de sous-marins propulsés à la vapeur. Le premier est le Nordenfelt I, de 19,5 m de long et de 56 tonnes, en fuseau comme le Resurgam, avec un rayon opérationnel de 240 kilomètres et armé d'une seule torpille, en 1885. La Grèce, qui craint le retour des Ottomans, l'achète. Nordenfelt construit alors le Nordenfelt II de 30 m de long avec deux tubes lance-torpilles, qu'il vend à la marine ottomane. En 1887, il finit par concevoir le Nordenfelt IV avec deux moteurs et deux torpilles ; il le vend à la marine russe, mais ce sous-marin se révèle instable et finit par s'échouer.

Une controverse a été engagée par Paul Baron en 1899 sur l'invention du sous-marin à propulsion électrique et par moteur à combustion[20].

Le sous-marin de Peral en 1888 ; sa coque est visible de nos jours à Carthagène (Espagne).

En 1884, l'inventeur polonais Stefan Drzewiecki conçoit le premier sous-marin à propulsion électrique au monde.

En mai 1886, James Franklin Waddington lance un sous-marin électrique, le Purpoise, dans le port de Liverpool[21].

Le premier sous-marin militaire pleinement opérationnel est électrique, construit par l'Espagnol Isaac Peral pour la Marine espagnole. Lancé le 8 septembre 1888, il possède deux torpilles, de nouveaux systèmes pour l'air, ainsi qu'une forme de coque, une hélice et des gouvernes préfigurant les sous-marins futurs. Il pouvait aller à 10 nœuds sous l'eau, mais ses batteries avaient une courte durée de vie.

En France, le Gymnote lancé le 24 septembre 1888 est également un sous-marin tout électrique équipé de batteries au plomb[22]. Il sera suivi par la suite par le Morse en 1899, puis la série des quatre Farfadet en 1901. La distance franchissable passait à 100 miles[13].

De nombreux autres sous-marins sont construits à ce moment, mais ils ne sont pas véritablement utilisés en tant qu'armes avant le XX^e siècle.

Le sous-marin français Narval de 1900

Maquette du Holland n^o 1, au National Maritime Museum, Londres.

Le changement de siècle marque un tournant dans le développement des sous-marins, avec de nombreuses technologies qui émergent et l'adoption de sous-marins par de nombreuses marines. La propulsion Diesel-électrique devient le système prédominant et certaines innovations comme le périscope se généralisent. De nombreuses expériences sont faites par les différentes nations afin d'étudier les tactiques et les armes propres aux sous-marins, jusqu'au point culminant de la Première Guerre mondiale.

En 1895, l'inventeur irlandais John Philip Holland[23] conçoit des sous-marins qui, pour la première fois, utilisent un moteur à combustion interne en surface et un moteur électrique électrique en immersion ; il dépose le brevet en 1902. Certains de ses sous-marins sont achetés par les États-Unis, d'autres par le Royaume-Uni, la marine impériale russe et le Japon. L'USS Holland est mis en service par l'US Navy en 1900 et la marine impériale japonaise en achète cinq similaires en 1904.

L'Aigrette (Q38) en surface.

Mis en service en juin 1900, le sous-marin français Narval introduit en plus le concept de double coque, avec une coque extérieure autour de la coque de pression (de section circulaire). À cette époque, la France est « indiscutablement la première marine à avoir une véritable force sous-marine »[24]. Ces sous-marins de 200 tonnes ont un rayon de plus 100 milles (~160 km) en immersion. Le sous-marin français Aigrette de 1904 améliore encore ce concept en utilisant en surface un moteur Diesel plus économe en carburant et beaucoup moins dangereux qu'un moteur à essence. 76 sous-marins de ce genre sont terminés avant 1914.

Sous-marin allemand U9 (1910). Il coule trois croiseurs britanniques en quelques minutes en septembre 1914.

C'est pendant la Première Guerre mondiale que les sous-marins ont eu pour la première fois un impact significatif : les premiers affrontements ont lieu dès le mois de septembre. Les Unterseeboot (U-Boot) allemands et austro-hongrois intensifient leurs attaques au cours de la bataille de l'Atlantique en 1917 : ils utilisent de nouvelles tactiques et possèdent une remarquable vélocité (valant plus que leur nombre, puisque les forces sous-marines franco-britanniques, puis américaines, fin 1917, sont supérieures en nombre d'unités) afin de gagner les combats.

Davantage des submersibles que des sous-marins au sens moderne, ils opèrent donc principalement en surface avec des moteurs conventionnels, plongeant uniquement avant une attaque. Leur coque a en général une coupe triangulaire avec une quille marquée pour limiter le roulis en surface et une étrave marquée.

De nouveaux types de sous-marins apparaissent pendant l'entre-deux-guerres. Parmi les plus notables, on peut citer les porte-avions sous-marins, équipés d'un hangar étanche et d'une catapulte à vapeur pour lancer et récupérer de petits hydravions ; le tandem sous-marin — avion sert d'unité de reconnaissance en avant de la flotte, un rôle essentiel avant l'arrivée du radar. Le premier exemple est le HMS M2 britannique, suivi par le Surcouf français, et d'autres dans la Marine impériale japonaise.

Le Surcouf de 1929 est aussi conçu en tant que « croiseur sous-marin » pour engager des navires en combat de surface.

En ce qui concerne l'Allemagne, elle réussit à conserver une grande partie de sa flotte, en dépit des traités de paix : outre que le démantèlement ne fut point effectif, puisque de nombreux bâtiments furent simplement maquillés en matériels civils, des sous-marins furent construits illégalement dans des pays étrangers et livrés en pièces détachées afin d'en camoufler la destination. Cette ruse est effective dès 1926-1927, sous le commandement de Hans von Seeckt, comme le rapporte sir Winston Churchill : ceci explique en partie pourquoi l'Allemagne nazie a pu ensuite se rendre rapidement maîtresse des mers à partir de 1939, outre le fait que dès 1933 elle double puis quadruple son budget militaire[25].

Le sous-marin américain SS-571 Nautilus lors de ses essais (20 janvier 1955), le premier sous-marin à propulsion nucléaire.

Dans les années 1950, l'énergie nucléaire commence à remplacer la propulsion Diesel-électrique ; des appareils sont aussi développés pour extraire l'oxygène de l'eau de mer. Ces deux innovations permettent aux sous-marins de rester submergés pendant plusieurs semaines voire plusieurs mois et autorisent des voyages jusque-là impossibles, comme l'arrivée de l'USS Nautilus au pôle Nord sous la calotte de glace de l'Arctique, en 1958. La plupart des sous-marins militaires construits depuis cette époque aux États-Unis et en Union soviétique sont propulsés par des réacteurs nucléaires. Le facteur limitant pour la durée de submersion devient la quantité de vivres et le moral de l'équipage dans l'espace confiné du bord.

Les puissances nucléaires et les autres pays ont de même continué à produire des sous-marins conventionnels, qui ont l'avantage d'être plus silencieux, sauf quand ils utilisent leur moteur Diesel pour recharger les batteries ; mais les avancées technologiques dans l'atténuation des sons et l'isolation phonique ont diminué cet avantage. Même s'ils sont moins rapides et peuvent emporter moins d'armes, les sous-marins conventionnels sont moins chers à la construction ; l'arrivée des sous-marins anaérobie a augmenté le nombre de ces unités.

Pendant la guerre froide, les États-Unis et l'Union soviétique ont maintenu de grandes flottes de sous-marins, engagés dans des poursuites de type « chat et souris » ; cette tradition continue aujourd'hui, sur une échelle plus réduite. L'Union soviétique a perdu au moins quatre sous-marins pendant cette période : le K-129 en 1968, le K-8 en 1970, le K-219 en 1986 et le Komsomolets en 1989 ; d'autres, comme le K-19, ont été gravement endommagés par un incendie ou une fuite radioactive. Les États-Unis perdent deux sous-marins nucléaires à la même époque : l'USS Thresher et l'USS Scorpion.

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