Nos GPS ont besoin de voir les trous noirs pour fonctionner, mais le wifi et les téléphones portables brouillent leur détection

Certains trous noirs servent de points de repère à la géodésie pour localiser précisément la Terre dans l’espace. ESA/Hubble/L. Calçada (ESO), CC BY

Par Lucia McCallum, University of Tasmania

La pollution électromagnétique a des conséquences inattendues. Par exemple, l’encombrement du spectre radioélectrique complique le travail des radiotélescopes. Ce que l’on sait rarement, c’est que ces télescopes ne servent pas seulement à faire de la recherche en astronomie : ils sont indispensables à certains services essentiels à notre civilisation… le GPS, par exemple !

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Les scientifiques qui mesurent avec précision la position de la Terre sont aujourd’hui confrontés à un problème de taille. Leurs données sont essentielles au fonctionnement des satellites utilisés pour la navigation, pour les télécommunications et pour l’observation de la planète. Ce que l’on sait moins, c’est que ces mesures – issues d’une discipline appelée « géodésie » – dépendent du suivi de trous noirs situés dans des galaxies lointaines.

Le problème, c’est que, pour suivre ces trous noirs, les scientifiques ont besoin d’utiliser des bandes de fréquences spécifiques sur le spectre radioélectrique. Et avec la montée en puissance du wifi, des téléphones portables et d’Internet par satellite, il y a un embouteillage sur ces fameuses bandes de fréquence.

Pourquoi avons-nous besoin des trous noirs ?

Les satellites et les services qu’ils fournissent sont devenus essentiels à la vie moderne. De la navigation ultraprécise sur nos téléphones au suivi du changement climatique, en passant par la gestion des chaînes logistiques mondiales, le fonctionnement des réseaux électriques ou des transactions bancaires en ligne, notre civilisation ne peut pas se passer de ces compagnons en orbite.

Mais pour utiliser les satellites, il faut savoir précisément où ils se trouvent à tout moment. Leur positionnement repose sur ce qu’on appelle la « chaîne d’approvisionnement géodésique mondiale ».

Cette chaîne commence par l’établissement d’un référentiel de coordonnées stable sur lequel baser toutes les autres mesures. Comme les satellites se déplacent sans cesse autour de la Terre, que la Terre elle-même tourne autour du Soleil, et que le Soleil se déplace dans la galaxie, ce référentiel doit être soigneusement calibré à partir d’objets externes relativement fixes.

Or les meilleurs points d’ancrage que l’on connaisse sont les trous noirs, situés au cœur de galaxies lointaines, qui émettent des jets de rayonnement en dévorant des étoiles et du gaz.

Grâce à une technique appelée « interférométrie à très longue base », les scientifiques peuvent relier un réseau de radiotélescopes pour capter leurs signaux et pour dissocier les mouvements de rotation ou d’oscillation de la Terre de ceux des satellites.

Le rôle important des ondes radio

En effet, les radiotélescopes permettent de détecter les ondes radio émises par les trous noirs. Celles-ci traversent l’atmosphère sans difficulté, de jour comme de nuit et par tous les temps.

Mais ces ondes radio sont également utilisées pour les communications terrestres – wifi, téléphonie mobile, etc. L’utilisation des différentes fréquences est strictement encadrée, et quelques bandes étroites seulement sont réservées à l’astronomie radio.

Dans les décennies passées, toutes les bandes étaient encore peu usitées, et les scientifiques n’hésitaient pas à empiéter sur celles non réservées pour mieux capter les signaux des trous noirs… Mais aujourd’hui, si on souhaite que la géodésie atteigne la précision requise par nos technologies, on ne peut plus se contenter des bandes réservées à l’astronomie.

Des usages concurrents

Ces dernières années, la pollution électromagnétique d’origine humaine a explosé. Lorsque le wifi et la téléphonie mobile se sont développés, les scientifiques ont dû se rabattre sur des fréquences plus élevées.

Mais les bandes libres se font rares. Six générations de téléphonie mobile, chacune occupant une nouvelle fréquence, encombrent désormais le spectre, sans compter les milliers de satellites qui envoient directement des connexions Internet vers la Terre.

Aujourd’hui, la multitude de signaux est souvent trop puissante pour que les observatoires géodésiques puissent distinguer les très faibles signaux en provenance des trous noirs – ce qui menace, à terme, le fonctionnement de nombreux services satellitaires.

Que peut-on faire ?

Pour continuer à fonctionner à l’avenir et pour maintenir les services dont nous dépendons, la géodésie a besoin de davantage de bandes de fréquence.

Lors du partage du spectre radio à l’occasion des grandes conférences internationales, les géodésiens doivent absolument être présents à la table des négociations.

Parmi les solutions envisagées, on peut aussi imaginer des zones de silence radio autour des radiotélescopes essentiels. Un travail est également en cours avec les opérateurs de satellites pour éviter que leurs émissions radio ne soient dirigées directement vers ces télescopes.

Quoi qu’il en soit, toute solution devra être globale. Pour les mesures géodésiques, les radiotélescopes sont interconnectés à l’échelle de la planète, ce qui permet de simuler un télescope grand comme la Terre. Or, aujourd’hui, l’attribution des fréquences du spectre radio est principalement gérée par chaque État de manière indépendante, ce qui complique une quelconque coordination.

La première étape est peut-être de mieux faire connaître ce problème. Si nous voulons que les GPS fonctionnent, que les supermarchés soient approvisionnés et que nos virements bancaires arrivent à bon port, nous devons garder une vue dégagée sur les trous noirs des galaxies lointaines – ce qui signifie désengorger le spectre radio.

Lucia McCallum, Senior Scientist in Geodesy, University of Tasmania

Cet article est republié à partir de The Conversation sous licence Creative Commons. Lire l’article original.