Cienciaes.com : Applications scientifiques des systèmes de navigation par satellite. Nous avons parlé avec Víctor Puente García

Lorsque nous entendons parler de systèmes de navigation par satellite, nous pensons invariablement au GPS et l’usage qu’on en fait quand on veut arriver à un certain endroit sans se perdre en chemin. Mais le GPS Ce n’est qu’une partie de l’histoire, la réalité est bien plus diverse et complexe, comme nous l’explique aujourd’hui Víctor Puente, chercheur à l’Institut géographique national et notre invité à Hablando con Científicos.

La réalité est qu’au lieu de GPSnous devrions utiliser d’autres acronymes, GPS (Système mondial de navigation par satellite). GPS Il est composé d’un ensemble de constellations de satellites qui orbitent autour de la Terre, émettant des signaux dont la réception permet de connaître la position et l’heure avec une grande précision, partout dans le monde, 24 heures sur 24 et dans toutes les conditions météorologiques. En ce sens, le système GPS n’est qu’une des constellations de satellites utilisées, il en existe d’autres comme GLONASS (Russe), Galilée (Européen) ou BeiDou (Chine) et tous ensemble peuvent être utilisés dans GPS.

L’utilité des systèmes de navigation par satellite ne se limite pas à fournir la position, le mouvement et l’heure à tout utilisateur terrestre. La science a trouvé des moyens d’utiliser ce média à d’autres fins : surveiller les couches de l’atmosphère et leur relation avec les tsunamis ; la surveillance des mouvements de la Terre, l’étude des mouvements sismiques et de leurs conséquences, l’orientation de la Terre dans l’espace ou encore la détermination et la mesure du temps.

Quelle est la relation entre la création d’un tsunami, l’ionosphère et les systèmes de navigation par satellite ? Il existe des précédents qui démontrent le lien entre ces phénomènes. En 1964, un tremblement de terre de grande magnitude s’est produit en Alaska, qui est considéré comme le plus important jamais enregistré en Amérique du Nord. En plus des destructions causées par le mouvement sismique, le tremblement de terre a généré un tsunami dévastateur qui a produit une vague de 67 mètres de haut dans la crique de Valdez. C’était la première fois qu’il était possible de vérifier l’existence d’un lien entre le Tsunami et l’ionosphère, la couche ionisée qui existe dans la haute atmosphère. Cette relation a été enregistrée à nouveau après le tremblement de terre au Pérou en 2001.

Les signaux communiqués par les satellites des systèmes de positionnement doivent traverser l’atmosphère jusqu’à ce qu’ils atteignent le récepteur et subissent sur ce trajet des perturbations indésirables qui doivent ensuite être corrigées pour obtenir une position ajustée. Comme cela arrive souvent en science, ce qui est initialement rejeté comme un bruit indésirable peut devenir l’objet d’investigations et d’études. Víctor Puente explique au cours de l’interview que l’ionosphère est une vaste région de l’atmosphère dans laquelle s’accumulent principalement des particules chargées, des électrons et des ions libres. C’est une couche très étendue qui, dans des conditions de rayonnement solaire, s’étend de 80 à 400 km de hauteur. Lorsque, en raison d’un mouvement sismique, la surface de l’océan est perturbée, une vague est générée qui, loin des côtes, peut avoir une hauteur très faible mais une extension de plusieurs kilomètres. Lorsque cette vague s’approche du continent, en rencontrant des eaux moins profondes, le front de vague ralentit et l’eau s’accumule pour former une vague de haute altitude, un tsunami. Mais bien avant que cela ne se produise, le changement de hauteur à la surface de l’océan, même minime, pousse l’atmosphère au-dessus de l’eau, générant une onde de pression qui est transmise à l’ionosphère. Le mouvement provoque une modification de la concentration des particules chargées et influence la propagation des signaux des satellites. Lorsque ces signaux atteignent des récepteurs terrestres, la perturbation peut être détectée et mesurée, révélant l’existence du tsunami avant qu’il n’atteigne la côte et ne cause des dégâts. Alors les saisons GPS Ils pourraient être utilisés comme systèmes d’alerte précoce car ils peuvent détecter les tsunamis plusieurs minutes avant leur arrivée, minutes qui peuvent être vitales pour sauver des vies.

Il existe d’autres applications scientifiques des systèmes de navigation par satellite que vous pouvez écouter dans ce podcast. Víctor Puente explique comment, de la même manière, les signaux des satellites GPS Ils permettent de surveiller les changements dans la troposphère, une couche bien inférieure à l’ionosphère et non chargée électriquement mais où les changements de pression influencent également la propagation des transmissions depuis l’espace. Il existe des applications dans le domaine de la géodynamique, de la sismologie, pour calculer les paramètres d’orientation de la terre et, bien sûr, pour déterminer l’heure de référence de l’heure que nous utilisons comme référence dans nos activités quotidiennes.

Je vous invite à écouter le Pont Víctor Garcíachef de service de la Sous-direction de l’Astronomie et de la Géodésie de la Institut géographique national.

LES RÉFÉRENCES:

Tavella et Petit, Échelles de temps précises et systèmes de navigation : avantages mutuels du chronométrage et du positionnement Satell Navig (2020) 1:10

Priego et al. Surveillance de la vapeur d’eau avec GPS lors d’un événement de fortes pluies dans la région méditerranéenne espagnole Géomatique, aléas et risques naturels · Juillet 2016

Colosimo, Crespi et Mazzoni. Temps réel GPS sismologie avec un récepteur autonome : une démonstration préliminaire de faisabilité. JOURNAL DE GÉOPHYSIQUE RECHERCHE, VOL. 116, B11302,

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