Grande Encyclopédie Larousse 1971-1976Éd. 1971-1976
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navigation (suite)

La navigation par satellites

L’utilisation d’avions de transport supersoniques dans un trafic régulier exige une précision beaucoup plus grande dans la localisation des avions si l’on ne veut pas être obligé d’accroître les distances entre avions en vol. Le principe de la navigation par satellites repose sur l’émission, par les avions, de signaux radioélectriques relayés par les satellites ; des stations au sol peuvent alors déterminer le décalage entre la réception des signaux par la voie directe et la réception de ces mêmes signaux par l’intermédiaire du satellite, ce qui, comme dans les systèmes hyperboliques, permet de connaître la différence des distances de l’avion à la station au sol et au satellite. En utilisant deux satellites distincts et en connaissant l’altitude de l’avion, on peut déterminer la position de ce dernier. Les calculs, complexes, sont effectués automatiquement dans les stations au sol. Un tel système de navigation a été étudié en France ; il s’agit du projet Dioscures, dont les transmissions utilisent essentiellement la gamme de 1 500 MHz. La précision est de 2 milles nautiques, la position de chaque avion étant déterminée toutes les cinq minutes dans les conditions de trafic envisagées sur l’Atlantique Nord, c’est-à-dire 200 avions simultanément en vol. Les fréquences choisies pour les liaisons radioélectriques se situent dans la bande L, dans le domaine UHF, qui est moins sensible aux phénomènes atmosphériques que le domaine VHF. Les satellites seront du type géostationnaire, c’est-à-dire qu’ils seront sur une orbite à 36 000 km de la Terre et paraîtront donc immobiles par rapport à cette dernière ; leur poids sera de l’ordre de 250 kg. Leur puissance isotrope rayonnée effective sera de 34 dBW, et le gain de l’antenne montée sur avions sera de 10 dB. La précision de localisation des avions dépendra évidemment de celle avec laquelle on connaîtra la position des satellites. Des expériences déjà faites avec la télémétrie laser permettent d’assurer qu’elle pourra être fixée à une dizaine de mètres près. Sur le plan économique, le coût de l’investissement spatial (deux satellites sur l’Atlantique et leur lancement) est estimé à 60 millions de dollars ; le coût de l’équipement de chaque avion est de l’ordre de 60 000 dollars, auquel il faudra ajouter les dépenses de maintenance. L’ensemble de ces dépenses est évidemment supérieur aux dépenses associées aux systèmes radioélectriques classiques, surtout si l’on tient compte de la possibilité, pour un satellite, d’être mis hors service, ce qui nécessiterait son remplacement. Cependant, les économies réalisées en permettant à un plus grand nombre d’avions de suivre les routes de temps minimal grâce à la réduction des espacements entre, avions doivent largement compenser le supplément de coût.


Les systèmes anticollision

Quels que soient les perfectionnements des techniques de navigation et les précautions prises dans l’établissement des plans de vol, le risque de collision entre deux avions en vol ne peut être rigoureusement exclu. Pour rendre la sécurité absolue, il a donc fallu développer des systèmes anticollision qui vont équiper tous les avions de transport et peut-être même les avions privés au fur et à mesure que le prix de ces systèmes diminuera. Leur principe repose sur l’utilisation d’horloges atomiques. Un dispositif anticollision doit, en effet, détecter la présence de tout avion présentant un risque de collision pour l’avion sur lequel il est monté et déterminer la manœuvre d’évitement correspondante. Il est alors nécessaire de connaître, pour tous les avions compris dans un certain espace autour de l’avion considéré, la distance, la vitesse, l’altitude et la vitesse ascensionnelle. Les trois derniers paramètres sont transmis par chaque avion en ce qui le concerne ; quant à la distance entre deux avions, elle résulte du temps mis par l’information radio pour aller de l’émetteur au récepteur. Aussi est-il indispensable d’avoir des temps parfaitement synchronisés pour tous les avions. Chaque avion doit donc disposer d’une horloge relativement précise, qui lui permet de donner son heure lors de chaque émission, et toutes ces horloges doivent fournir des temps différant de moins de 2 microsecondes. La solution consiste alors à monter à bord des avions des horloges à cristal, qui sont périodiquement recalées à partir d’horloges atomiques basées au sol. L’interprétation de tous les résultats est évidemment effectuée par un calculateur digital qui évalue les risques de collision et les manœuvres. Les résultats pourront être présentés sur le tableau de bord des avions sous forme, d’une part, d’un voyant lumineux s’allumant en cas de risque de collision et, d’autre part, de deux flèches, dirigées l’une vers le haut et l’autre vers le bas, l’une ou l’autre s’allumant selon la manœuvre d’évitement à effectuer.

Le problème fondamental de ce type d’équipement reste évidemment le prix, dû à la complexité des ensembles électroniques qui le composent. Aussi, leur emploi risque-t-il, pendant encore de nombreuses années, d’être limité aux appareils des compagnies de transport.

J. L.


Navigation maritime


La navigation par l’estime

En navigation, l’estime consiste à déterminer la route et la vitesse à imposer au navire pour aller d’un point à un autre en un temps donné, en tenant compte des renseignements dont on dispose sur le vent et sur les courants ainsi que des qualités nautiques du navire ; inversement, l’estime évalue, à partir des caps suivis et des vitesses mesurées, la nouvelle position initiale. Dans le premier cas, on opère pour l’avenir, dans le second pour le passé.

• Les instruments de la navigation par l’estime
Ce sont le compas et le loch.

• Le compas. Il indique le cap et peut être magnétique ou gyroscopique.
Le compas magnétique doit être compensé des erreurs apportées aux indications de l’aiguille aimantée par les masses métalliques du navire ; comme cette compensation ne peut pas être parfaite, on fait des corrections d’après une courbe de déviation qui doit être dressée expérimentalement et constamment tenue à jour ; en outre, comme le pôle magnétique ne coïncide pas avec le pôle géographique, il faut tenir compte de la déclinaison D, qui est variable avec le lieu et qui figure sur la carte. On obtient ainsi le cap vrai, qui sert au calcul de l’estime.
Le compas gyroscopique est utilisé en tenant compte de diverses erreurs, souvent corrigées par de nombreux dispositifs ou pour lesquelles sont fournies des tables de corrections : erreurs de latitude, erreurs de route et de vitesse, erreurs balistiques dues aux changements de cap et de vitesse, erreurs quadrantales dues au roulis et au tangage.

• Le loch. Il fournit la vitesse par rapport à l’eau. Pour obtenir la vitesse sur le fond, il faut corriger la vitesse par rapport à l’eau de la dérive (vent et courant).