A défaut de GPS, les rayons cosmiques vous guideront même sous terre ou sous l'eau

Le positionnement par satellite, qu'il vienne du GPS, de Galileo, de Glonass, de Beidou ou d'autres systèmes dits GNSS (Global Navigation Satellite System), est couramment utilisé pour obtenir un positionnement à la surface du globe terrestre.

Encore faut-il que l'espace soit dégagé pour capter les signaux satellites. Les premières années des appareils GPS ont ainsi marquées par les déficiences dans les canyons urbains, sous le feuillage des arbres ou de tout obstacle aérien et par la recherche de solutions pour maintenir un positionnement lors de la traversée de tunnels.

Récemment, Apple a lancé un système de contact d'urgence par satellite fonctionnant avec ses iPhone 14 et iPhone 14 Pro hors des zones de couverture par réseau cellulaire, mais cela impose là encore d'avoir une portion de ciel dégagée au-dessus de soi.

Mais justement, pour tout ce qui est invisible du ciel, souterrain ou sous-marin, existe-t-il un moyen de créer un système de navigation ? La solution viendra peut-être des muons, ces particules formant les rayons cosmiques frappant constamment la Terre et  traversant facilement la matière (jusqu'à des kilomètres de roche) et déjà utilisées pour rechercher des cavités inconnues dans la Grande pyramide de Kheops dans le cadre du programme ScanPyramids, sans devoir percer de trous ou dégrader la dernière merveille antique.

Le MuWNS pour la navigation hors de vue des GNSS

Cette aptitude à détecter les muons et leurs interactions avec la matière pour découvrir des espaces vides, l'Université de Tokyo l'a transformée pour créer un véritable système de navigation fonctionnant là où les GNSS ne passent pas : à l'intérieur de bâtiments, en souterrain comme sous l'eau.

Schéma de l'expérience qui a permis de suivre l'itinéaire du porteur du détecteur de muons à travers six étages d'un bâtiment (credit : Université de Tokyo)

Son système MuWNS (Muometric Wireless Navigation System) assure un positionnement d'un récepteur muonique par triangulation à partir de stations de détection synchronisées en surface, permettant de fixer une position ou de retracer un trajet.

La précision reste variable, entre 2 et 25 mètres, avec une portée de 100 mètres dans l'expérimentation réalisée pour démontrer le potentiel de la technique qui dérive du MuPS (Muometric Positioning System) qui permettait déjà un positionnement mais avec un récepteur relié en filaire à la station de détection.

Piloter des robots, guider les secours

Avec le MuWNS, plus besoin de câble, ce qui ouvre de nouvelles perspectives. La technique doit encore être raffinée, précisent les chercheurs, pour parvenir à assurer une précision de positionnement à 1 mètre près et en temps réel afin de pouvoir devenir un système de positionnement souterrain utilisable par des personnes.

Les chercheurs de l'Université de Tokyo voient dans leur système MuWNS un avenir dans le guidage et le positionnement de robots souterrains ou sous-marins et anticipent déjà la possibilité de miniaturiser suffisamment les composants pour les faire rentrer dans un smartphone.

Cela pourrait alors devenir un système de sauvetage facilitant le repérage de personnes dans des effondrements d'immeubles ou de mines, ou lors d'expéditions spéléogiques, un peu comme les balises de repérage des personnes emportées par les avalanches.