Comment naviguer dans l’espace

Lorsque votre GPS, et maintenant aussi votre téléphone portable, tente de déterminer sa position, il écoute les bipes exactes de signaux provenant d'une flotte de satellites en orbite sur la terre. Ils se propagent avec la vitesse de la lumière et cause de différente distances ils n’arrivent pas au même temps. Les délais sont une mesure de la distance entre nous et les satellites. Quand un GPS reçoive bipes de 3 satellites, et donné que leurs positions sont connus, il est possible de déterminer la position exact avec une méthode appelé triangulation.

Malheureusement le GPS ne fonctionne pas pour satellites loin de la terre. Leurs positions sont déterminés avec aide d’une procédure complique qui inclue une communication avec la terre. Elle n’est pas très exacte. À freiner un satellite au moment exact pour qu’il entre dans une trajectoire autour d’un objet céleste distante dans notre système solaire n’est donc pas facile et pour les lunes autour des gros planètes pratiquement impossible. C’est pourquoi il n’y a que des images de survoles de ces lunes.

Pourtant, il existe des objets célestes qui faiblement ressemblent aux satellites GPS. Ce sont des pulsars millisecondes, des étoiles à neutrons de la taille d'une ville qui tournent incroyablement vite et qui projettent des rayons X dans l'univers avec plus de régularité que les horloges atomiques les plus précises. Ces bipes ne sont évidemment pas synchronisées mais avec aide de la mathématique un peu avancé il est possible de les utiliser pour positionnements. Un problème additionnel et qu’il faut des détecteurs de rayons X pour capturer ces signaux.

Des expérimentations sont néanmoins en cours dans la station spatiale. Le projet est appelé Station Explorer for X-Ray Timing and Navigation, (SEXTANT). L'équipe en charge avait préliminairement l’objectif d’en 2 semaines suivre l'ISS avec une déviation de moins de 10 km. La première  démonstration, en novembre 2017, a réussi un peu meilleur, de 7 km.

Les prochains objectifs sont une déviation maximale de 3 km suivi par 1 km.

Cependant, les expérimentations actuelles sont faites dans un environnement peu favorable. La station circule avec une trajectoire un peu imprévisible et la moitié du ciel est bloquée par notre planète, couvrant certains des pulsars qui sont utilisés toutes les 45 minutes. Dans l'espace lointain, avec un champ de vision fonctionnellement illimité, et où les corps célestes le plus souvent bougent en trajectoires prévisibles, la tâche sera beaucoup plus facile.