Le GPS est une technologie de navigation puissante, mais il ne fonctionne pas aussi bien à l’intérieur des bâtiments, sous terre ou sous l’eau. Aujourd’hui, des ingénieurs japonais ont développé et testé une technologie alternative qui utilise les rayons cosmiques pour suivre les mouvements sous un bâtiment avec une précision de quelques mètres.
MuWNS : Un jour on n’utilisera plus le GPS pour naviguer
Le GPS utilise un réseau de dizaines de satellites sur des orbites précises autour de la Terre, et les récepteurs des appareils comme les téléphones portables écoutent en permanence les signaux de ces satellites. Les appareils peuvent calculer leur distance à partir de n’importe quel satellite GPS détecté et, lorsqu’ils captent les signaux d’au moins quatre d’entre eux, l’appareil peut déterminer leur position relative au sol avec une précision de quelques mètres.
Bien qu’assez précis pour une utilisation quotidienne, les signaux GPS rebondissent sur les rochers, l’eau et les surfaces comme les murs, ce qui indique que le système perd de sa précision sous terre, sous l’eau, à l’intérieur des bâtiments ou même simplement dans les zones densément construites.
Ainsi, des chercheurs de l’Université de Tokyo ont développé une nouvelle technologie qu’ils appellent un système de navigation sans fil muométrique (MuWNS), qui est conçu pour être plus précis dans ces situations.
La clé de MuWNS est que les « signaux » qu’il suit peuvent traverser des matériaux solides. Ces signaux sont des particules appelées muons, qui sont produites lorsque les rayons cosmiques pénètrent dans l’atmosphère terrestre et interagissent avec des particules déjà présentes, créant une cascade de particules secondaires. Et cette pluie est constante – on estime que chaque mètre carré de la surface de la Terre est bombardé d’environ 10 000 muons par minute.
Signal cosmique qui traverse des surfaces solides jusqu’à 100 mètres
L’équipe a testé MuWNS dans les profondeurs d’un bâtiment à plusieurs étages, où un GPS normal aurait du mal à maintenir sa précision. Un scientifique avec un détecteur de muons portable a été envoyé dans le sous-sol d’un immeuble et la position de ce détecteur a été suivie à travers quatre stations de référence au sixième étage de l’immeuble.
Une équipe du MIT a conçu le CosmicWatch, un détecteur de muons abordable et de poche
Ces stations de référence fonctionnaient comme des satellites GPS – en suivant les trajets des muons captés par chaque station et par le détecteur, la position du scientifique pouvait être tracée avec une grande précision. Selon l’équipe, il y a encore beaucoup de place à l’amélioration.
La précision actuelle du MuWNS est comprise entre 2 m et 25 m, avec une portée allant jusqu’à 100 m, en fonction de la profondeur et de la vitesse de la personne qui marche. C’est aussi bon, sinon mieux, que le positionnement GPS à point unique au-dessus du sol dans les zones urbaines. Mais c’est encore loin d’être un niveau pratique. Les gens ont besoin de la précision des compteurs, et la clé de cela est la synchronisation de l’heure.
A expliqué le professeur Hiroyuki Tanaka, auteur principal de l’étude.
Les chercheurs disent que ce problème peut être résolu avec des horloges atomiques qui s’intègrent dans des appareils portables, qui sont en cours de développement mais qui sont actuellement trop chères pour une utilisation généralisée.
Les autres composants utilisés peuvent désormais être miniaturisés. L’expérience n’a également suivi le chemin du chercheur qu’après coup, mais des travaux futurs étudieront la possibilité de le faire en temps réel.
Ces dernières années, les détecteurs de muons ont également aidé les scientifiques à pénétrer à l’intérieur de structures solides comme la Grande Pyramide de Gizeh et à tester un système de synchronisation d’horloge précis qui fonctionne sous terre et sous l’eau.
Cette dernière expérience montre qu’un jour, cette technologie pourrait aider à augmenter le GPS dans les zones où il ne fonctionne pas bien actuellement.
Envie de vous détendre un peu ? Voici un reportage très intéressant sur l’intelligence artificielle :
