Naviguez vers l'inconnu

La curiosité et le désir d'explorer ont toujours caractérisé l'âme humaine et, grâce à ces impulsions, l'humanité a trouvé le courage de surmonter la peur de l'inconnu, les dangers réels et la terreur des monstres imaginaires qui peuplaient la mentalité collective. Les intrépides navigateurs de l'inconnu ont affronté des tempêtes incroyables et des calmes interminables, franchissant des frontières impensables à une époque où tout le monde croyait qu'il fallait tomber dans le vide une fois arrivé au bout du monde. Ils passèrent d'abord par les Colonnes d'Hercule, puis ils allèrent de plus en plus loin, jusqu'au continent américain et, après avoir surmonté mille difficultés et dangers, ils firent le tour du monde.

Christophe Colomb, Vasco de Gama, Bartolomeo Diaz, Ferdinand Magellan ont permis de dessiner les cartes d'un monde totalement nouveau et les connaissances scientifiques ont véritablement commencé à progresser avec l'ouverture des voies maritimes qui relieraient les quatre coins de la Terre. Les progrès réalisés dans la navigation maritime ont en effet permis à l’humanité d’élargir considérablement ses connaissances sur notre planète et de diffuser des notions, des cultures et des idées.

La grande majorité des habitants de la Terre ont aujourd’hui une image grandeur nature de notre planète gravée dans leur esprit. Aujourd’hui, nous savons tous que lorsque le soleil se lève en Europe, il fait encore nuit aux États-Unis ou que lorsque c’est l’été ici, c’est l’hiver dans l’hémisphère sud. Le monde est désormais devenu un village planétaire dont les habitants accroissent jour après jour leur dépendance mutuelle.

Pourtant, il y a quelques siècles, cela n’était pas acquis et le chemin pour y parvenir aujourd’hui n’a pas été facile.

Navigation ancienne

Au début de la vie des peuples, la mer représentait une barrière au-delà de laquelle se trouvait l’inconnu. Cependant, poussé par la curiosité, le désir d'explorer, mais aussi la faim, le besoin de se reproduire, le besoin de trouver de nouvelles ressources, l'homme a fait face à des inconnues et des dangers, découvrant de nouvelles terres et de nouveaux peuples au-delà de la mer et établissant le premier trafic maritime qui, avec les progrès de la construction navale, elle s'étendit de plus en plus.

Au moment de la marine d'aviron le trafic côtier prospérait principalement dans des mers fermées. La marine à rames pourrait, en fait, être qualifiée de moyen de navigation « domestique ». Les navires étaient amarrés à la côte, avaient une mauvaise navigabilité et n'étaient pas adaptés aux longs voyages en mer. Pour ces raisons, ils devaient naviguer de manière discontinue et en fonction des conditions météorologiques et de la longueur des distances à parcourir. C'est ainsi que les navires prenaient la mer pendant la « bonne saison » et que la navigation de jour s'effectuait principalement par la mer. reconnaissance des caractéristiques côtières (montagnes, villes, tours de guet, golfes, etc…) et navigation de nuit regardé les étoiles pour comprendre si l'itinéraire était le bon.

Cependant, les communications maritimes de l'époque permirent la diffusion des connaissances et un volume raisonnable de trafic de marchandises précieuses et légères, ce qui influença grandement l'essor des peuples maritimes, et pas seulementⁱ. Le désir de connaître et d'explorer un monde de plus en plus lointain a ensuite permis le développement de techniques de construction navale adaptées pour affronter la haute mer et les plus grands dangers qui y sont associés.

Le développement de la marine à voile, grâce à un mode de propulsion infatigable et totalement libre comme le vent, marque le début de la course aux routes océaniques, le long desquelles les côtes ne sont pas visibles pendant des jours. L'affirmation progressive de la voile appliquée aux coques hauturières a en effet permis aux navigateurs de se diffuser dans le monde entier.

Les unités avaient une plus grande autonomie et une plus grande capacité de charge et, compte tenu de la moins cher que le transport maritime, principe encore largement valable aujourd'hui, cela a également marqué le début d'une véritable prospérité pour les peuples du continent.

Cependant, l'éloignement de la côte et l'absence de certains points de référence ont longtemps été un problème pour les navigateurs, qui suivaient les routes plus par cœur et instinctivement qu'avec la certitude mathématique de leur position, entendue comme un point géographique précis identifié par Latitude et longitude.

Dans l'hémisphère nord, par exemple, pendant la nuit, la latitude était facilement connue en mesurant la "hauteur" de l'étoile polaire, c'est-à-dire l'angle formé entre la direction de l'horizon marin et la direction de l'étoile, permettant au navigateur de connaître directement sa propre latitude. A l'équateur, en effet, la hauteur du pôle polaire est égale à zéro telle qu'on peut l'observer sur la ligne d'horizon, et augmente à mesure que la latitude augmente jusqu'au pôle nord, où sa hauteur est maximale et égale à 90° ( au-dessus de notre tête). Cela a été possible grâce à des instruments optiques adaptés à la mesure des angles entre deux objets, qui ont progressivement évolué jusqu'à la fin du XIXe siècle, le sextantⁱⁱ Marin. Grâce à des miroirs qui reflétaient la lumière de l'étoile et à des dispositifs appropriés pour lire l'angle, la hauteur de tout objet/étoile à l'horizon était mesurée. Cependant, le mouvement constant du navire rendait l'observation difficile et, lorsque le ciel était nuageux ou dans le brouillard, il était pratiquement impossible de prendre une mesure.

Le calcul de la longitude, en revanche, a longtemps représenté le problème nautique majeur, car il n'était pas directement déductible des observations stellaires, car la longitude est étroitement liée au temps. Étant donné que la Terre effectue une rotation complète de 360 ​​​​degrés en 24 heures, une différence de longitude de 15 degrés signifie que l'heure est supérieure ou inférieure d'une heure au point de référence. Connaître le décalage horaire auquel se produit un même phénomène astronomique en deux endroits différents permet donc de calculer la différence de longitude. Cette différence de temps, mesurée en heures, minutes et secondes, a en fait une équivalence en longitude et représente donc la différence de longitude entre le point connu et sa position..

Au total, le discours théorique est assez simple, mais son application pratique n’est pas sans difficultés techniques, compte tenu de la technologie de l’époque. En effet, pour effectuer des calculs précis, il était essentiel de garantir la précision de l'heure à bord des navires, sinon les données n'auraient pas été vraies.

Pendules à poudre (le terme « sablier » en italien peut parfois aussi indiquer le type l'eau) servaient uniquement à marquer la vie à bord (changement de montre, repas, etc…) et les montres de poche n'étaient pas adaptées au calcul de longitude car elles n'assuraient pas la précision nécessaire.

L'indétermination de la longitude provoquait donc parfois la fin dramatique de la navigation avec des naufrages, du fait que la position réelle n'était pas celle supposée. Le 22 octobre 1707, par exemple, quatre navires de guerre britanniques coulèrent parce qu'ils avaient calculé qu'ils étaient encore en pleine mer, mais pendant la nuit ils se retrouvèrent soudainement sur la côte des îles Scilly, à environ 45 km au sud-ouest de Cornwall. L'accident a causé la perte d'environ deux mille marins.

Le calcul exact de la longitude n'a été possible qu'après que l'Anglais John Harrison, un génie de la mécanique, a inventé en 1764 le chronomètre, c'est-à-dire une horloge précise et portable qui n'était pas affectée, par exemple, par les variations de température ou les accélérations dues au mouvement du navire. Cela représente un véritable tournant pour l’art de la navigation. L'importance de la précision du temps est devenue telle qu'un service de veille a été créé en mer spécifiquement pour vérifier que le chronomètre fonctionnait toujours.

Pour mémoire, l'invention d'Harrison a suscité une vive opposition et ce n'est qu'après quelques années qu'il a réussi à obtenir une pleine reconnaissance... et une partie du prix substantiel.

Depuis des siècles, les observations des étoiles ont été le seul moyen de calculer la position en haute mer, même après l'avènement et la diffusion rapide de la propulsion mécanique et les progrès technologiques rapides qui en ont résulté. Ici aussi navigation aérienne, en effet, a employé essentiellement les mêmes instruments d'observation et de mesure des hauteurs des étoiles utilisés par les navires, à travers une coupole pour les observations, avec l'ajout de tables de correction appropriées pour les altitudes d'observation, sans tenir compte du fait que les données collectées aurait été déformé et le résultat final aurait été considérablement altéré. Jusqu'à la production d'équipements de navigation radioélectriques.

La navigation au XXe siècle

En effet, la découverte de la radio n’a pas seulement été innovante pour le secteur des télécommunications, mais a également eu des implications importantes pour la navigation maritime et aérienne. En effet, au XXe siècle, de nombreux systèmes de radionavigation ont été développés qui exploitent la réception d'impulsions radioélectriques provenant de diverses stations émettrices placées dans des positions fixes et connues. Ainsi, pour ne citer que quelques-uns des plus connus, les systèmes Loran basse fréquence ont fait leur apparition (Navigation à longue portée) et Decca.

Le principe de fonctionnement du système Loran était basé sur différence de temps lors de la réception entre des signaux transmis par deux stations de radiodiffusion. Sur les cartes spécifiques, il était alors possible d'identifier la pointe du navire. Le système Decca utilisait le principe de Différence de phase des signaux émis par les stations au sol. Contrairement à Loran, dans lequel les stations émettaient par impulsions, à Decca les stations émettaient des fréquences continues et ce, si d'une part le Decca avait une portée effective inférieure à celle du Loran, d'autre part cela permettait d'obtenir une position plus précise.

Également pour la navigation aérienne aides radio au sol (VOR, NDB, TACAN, ILS, MLS, etc…) ont représenté et certains représentent encore une aide indispensable pour connaître sa position. Certains systèmes fournissent des données de position en trois dimensions (donc également des données d'altitude), contribuant à la sécurité globale de la navigation aérienne et à fournir aux pilotes des informations plus complètes sur leur position dans l'espace tridimensionnel. Ces systèmes de localisation et de radionavigation nécessitent la présence de stations émettrices situées au sol et, de ce fait, il est nécessaire d'en disposer en nombre important pour avoir une couverture globale, tenant compte des contraintes orographiques et de puissance d'émission.

Compte tenu de l'utilité de tous ces systèmes, la recherche continue de nouveaux moyens d'obtenir des données de position de plus en plus précises a conduit à la production de systèmes de positionnement global, qui exploitent un réseau avec un nombre limité de satellites en orbite pour envoyer des signaux radio qui sont décodés par un petit appareil électronique qui nous fournit directement la représentation graphique de notre position sur la surface terrestre ainsi que les données de latitude et de longitude, sans que nous ayons besoin d'effectuer des calculs mathématiques. Il fait tout l'équipement électronique. Tels sont par exemple les Système de positionnement global de synchronisation et de télémétrie par satellite de NAVigation (NAVSTAR GPS), que nous connaissons tous sous le nom de GPS, inventé par les États-Unis, les Russes GLObal'naja NAvigacionnaja Sputnikovaja Sistema (GLONASS), le chinois BeiDou ou encore le système GALILEO, développé par l'Union européenne en collaboration avec l'Agence spatiale européenne.

La prochaine navigation stellaire

Le désir d’explorer, qui a poussé l’humanité à voyager pour voir ce qu’il y a au-delà des étendues liquides représentées par les mers et les océans du monde, est resté inchangé. La curiosité et le désir de savoir, qui autrefois nous permettaient de surmonter les peurs ataviques et de nous aventurer vers l'inconnu, nous poussent désormais vers les étoiles.

La recherche d'autres formes de vie intelligente, le désir de comprendre les mécanismes de l'univers ou la recherche de mondes nouveaux où, peut-être dans un avenir très lointain, pouvoir fonder des colonies humaines, à l'image des anciens navigateurs de l'inconnu, trouver un soutien économique principalement dans les motivations de ceux qui recherchent de l'espace pour leapprovisionnement en matières premières ou pour des questions de défense et de sécurité. Tôt ou tard, l’humanité disposera de la technologie nécessaire pour faire un saut historique et lancer des équipages vers des destinations spatiales de plus en plus lointaines. Des voyages exploratoires et scientifiques avec des cosmonautes, déjà préfigurés aujourd'hui par de nombreux films ou séries télévisées de science-fiction.

Depuis le début de la navigation, nous avons toujours regardé vers le ciel pour connaître notre position et donc savoir quelle route suivre. Par conséquent, même la navigation des futures caravelles spatiales devra acquérir des données provenant des étoiles pour résoudre les problèmes nouveaux et complexes du calcul de la position, étant donné qu'elle devra être « universelle », c'est-à-dire qu'elle devra être basée sur une référence. système indépendant de la Terre ou de notre système solaire. S'éloignant de tous ces points bien connus et « sûrs », en effet, le calcul du poste ajoutera d'autres difficultés aux évaluations globales. Tout d’abord l’impossibilité de recevoir les signaux des systèmes de positionnement terrestre. Le cher bon GPS ne pourra donc pas aider le futur "Capitaine Kirks" à identifier sa position dans l'espace lointain.

D'où la nécessité de trouver des systèmes de navigation alternatifs, capables de remplir la tâche d'identifier la position exacte des véhicules spatiaux. Tout comme les marins d'autrefois, qui utilisaient l'étoile polaire comme point de référence pour traverser l'océan, les futurs astronautes pourraient compter sur pulsar pour le positionnement, la navigation et le timing (PNT) dans l’espace lointain.

Le pulsar sont des étoiles à neutrons qui, grâce à la combinaison de leur rotation et du champ magnétique, sont capables d'émettre des éclairs lumineux et des signaux radio pulsés intenses et d'autres rayonnements avec des cadences extrêmement précises. Ils sont, en gros, comme des dieux balises radio placées dans l'univers. Ce qui se passe aujourd'hui avec les récepteurs GPS, qui utilisent les signaux envoyés par les satellites du réseau de positionnement spécifique, pour déterminer leur distance auxdits satellites et calculer leur latitude, longitude et altitude, arriverait avec les récepteurs embarqués dans les véhicules spatiaux, qui détecteraient, mesurer et exploiter les impulsions régulières et extrêmement précises émises par pulsar toutes les quelques millisecondes pour calculer leur position dans l'espace.

Les astrophysiciens nous disent que pulsar Il y en a des milliers connus aujourd'hui, mais il semble que seuls six ou sept soient capables de fournir des signaux suffisamment fluides et suffisamment puissants pour être utilisés pour des mesures à court terme, comme l'exigent les fonctions PNT de précision. Cependant, même un si petit nombre pourrait déjà permettre à l’avenir une navigation fiable à travers le cosmos.

À l'heure actuelle, les outils permettant de détecter les émissions de pulsar ils s'appuient sur les rayons X, qui ne pénètrent pas dans l'atmosphère terrestre, ce qui les rend utiles uniquement dans l'espace. Cependant, il est possible qu'un jour ces signaux radiologiques puissent être convertis et transmis à des plates-formes terrestres, permettant ainsi de les utiliser pour la navigation n'importe où, même sur Terre (en tant que sauvegarde ou pour améliorer la précision des mesures basées sur le GPS). PNT) ou dans les navigations autour de la Lune par exemple. Depuis 2017, un télescope expérimental à rayons X, appelé Explorateur de composition intérieure Neutron Star (NICER), qui a la taille d’une machine à laver et est utilisé pour mieux comprendre les propriétés des étoiles à neutrons. Les équipages qui se sont succédé sur le SSI ont associé NICER au software vol dans le cadre d'une mission appelée Station Explorer pour la synchronisation des rayons X et la technologie de navigation (SEXTANT), qui utilise les observations de pulsar Radiographie pour déterminer la position orbitale exacte de la station spatiale. Le équipe de SEXTANT a réalisé avec succès une première démonstration en novembre 2018. L'Agence spatiale européenne évalue également le calendrier en fonction de pulsar améliorer la précision des données fournies par le réseau satellitaire Galileo PNT.

Conclusions

Le voyage vers l'inconnu fait partie des fantasmes qui chatouillent l'esprit de ceux qui, depuis l'enfance, rêvent d'imiter les exploits de Colomb, Magellan... ou Armstrong. Avoir désormais exploré toute la surface terrestre, aller vers l'inconnu, dans les profondeurs de l'univers qui nous entoure, reste le fantasme le plus répandu. Cela nous amène à lever les yeux et à rêver de repousser toujours plus loin les limites de la connaissance. Sur les cartes des anciens Romains figurait une inscription indiquant les zones de la planète non encore explorées, trop dangereuses et méconnues : Hic Sunt Leones, à partir de maintenant il y a les bêtes. C’était une indication que les limites du monde connu avaient été atteintes.

Les siècles ont passé mais l'humanité continue d'avoir envie de voguer vers l'horizon, de le dépasser, d'explorer l'inconnu. L’horizon de la connaissance, en revanche, est comme l’horizon de la mer, il avance continuellement. Ici, notre volonté continue d'être d'explorer, en apportant cela Hic Sunt Leones idéalement de plus en plus loin, au-delà de la Lune, au-delà de Mars, au-delà des limites du système solaire, dans l'espace interstellaire.

Les temps, les moyens et les hommes changent, mais les pulsions d'exploration de l'inconnu sont les mêmes et les systèmes de navigation, même s'ils sont de plus en plus perfectionnés et précis, reposent sur des principes assez communs. Paraphrasant une citation attribuée à Lucio Anneo Seneca, à savoir "... Il n'y a pas de route favorable pour le marin qui ne sait pas où aller...", j'ajouterais consciencieusement... et, surtout, il ne le sait pas. Je ne sais pas où il se trouve... Les astronautes, en effet, qui naviguent pour des raisons scientifiques, commerciales ou militaires, doivent savoir exactement où ils se trouvent, afin de pouvoir naviguer correctement vers leur destination.

Nous ne savons pas combien de temps il faudra encore pour réaliser la première exploration spatiale au-delà du système solaire. À l’heure actuelle, la technologie nécessaire à une propulsion efficace pour parcourir ces grandes distances fait défaut. En attendant des propulseurs adaptés, les travaux des scientifiques se poursuivent, dans le but d'augmenter le nombre de pulsar à utiliser comme horloges galactiques. En analysant leurs signaux en profondeur, ceux-ci peuvent être sélectionnés pulsar qui, sur de longues échelles de temps, assurent la même stabilité que les horloges atomiques de laboratoire et qui ne bougent pas de manière mesurable, avec les instruments en notre possession. Cela permettra aux futurs navigateurs de l’inconnu de savoir exactement où ils se trouvent.

Si jusqu'à présent les voyages spatiaux et les explorations galactiques avec des sondes artificielles ont amené les êtres humains à connaître ce qui, il y a un siècle, ne résidait que dans les études et les observations faites depuis la Terre ou même dans l'imaginaire des hommes, il s'agit très probablement de futurs voyages spatiaux, en plus de à des fins scientifiques, auront des motivations économiques importantes (recherche ou extraction de matières premières et de ressources énergétiques), militaires ou encore (pourquoi pas ?) touristiques. Sans compter que selon toute vraisemblance, à une époque qui n'intéressera probablement même pas nos arrière-petits-enfants, il faudra peut-être prévoir un séjour permanent loin de notre planète.

Pour savoir où aller, il sera donc indispensable d'avoir une connaissance approfondie de l'univers mais surtout d'être en possession de systèmes qui nous permettent de savoir exactement où nous sommes dans l'espace, un détail petit mais décisif, qui aidera les futurs cosmonautes à naviguer vers l'inconnu, emmenant l'humanité vers de nouveaux horizons.