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Photo: U.S. Air Force, Wikimedia Commons, Public domain.Vous pensez savoir comment votre téléphone cartographie le monde ? Embarquez pour un voyage en orbite et testez vos connaissances sur les satellites, l'histoire et la science derrière le système de posicionnement global.
Curieux d'orbite 0–4 · Chercheur de signal 5–8 · Navigateur maître 9–10
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Un mythe courant veut que les récepteurs GPS communiquent avec les satellites. En réalité, le GPS est un système entièrement passif : les satellites diffusent constamment des données de temps et d'orbite, et votre téléphone se contente d'écouter. Votre téléphone calcule votre position localement sans renvoyer aucune donnée dans l'espace. C'est pourquoi le GPS fonctionne même lorsque vous n'avez absolument aucun réseau mobile.
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Galileo est le système mondial de navigation par satellite de pointe de l'Europe, entré en service en 2016. Contrairement au GPS, qui est géré par l'armée américaine, Galileo est principalement conçu pour un usage civil et commercial, offrant une extrême précision au centimetre près pour les utilisateurs exigeants.
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Les satellites GPS évoluent sur une orbite terrestre moyenne à une altitude d'environ 20 200 kilomètres. Cette orbite est idéale car elle maintient les satellites assez haut pour couvrir de vastes zones de la planète tout en leur permettant de boucler une orbite complète toutes les 12 heures. Les satellites géostationnaires, en revanche, se trouvent beaucoup plus haut et restent fixes au-dessus d'un même point de l'équateur.
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La gravité est plus faible en haute altitude, ce qui fait avancer les horloges des satellites d'environ 45 microsecondes par jour. Même si leur grande vitesse les ralentit de 7 microsecondes en raison de la relativité restreinte, l'effet net est qu'elles avancent de 38 microsecondes par jour. Les ingénieurs doivent programmer une correction constante dans les horloges des satellites avant le lancement pour éviter que les coordonnées GPS ne dérivent. Photo : NASA, Wikimedia Commons, Public domain.
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En septembre 1983, un avion de chasse soviétique a abattu le vol 007 de Korean Air Lines après que l'avion de ligne eut par erreur dérivé dans l'espace aérien soviétique interdit à la suite d'une erreur de navigation. En réponse à cette tragédie, le président Reagan a annoncé que la technologie GPS de l'armée américaine serait mise gratuitement à la disposition de l'aviation civile pour éviter de telles erreurs.
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Le département de la Défense des États-Unis a officiellement lancé le programme sous le nom de NAVSTAR GPS, qui signifie Navigation System with Timing and Ranging. Transit était en fait un système de navigation par satellite antérieur et distinct, utilisé par l'US Navy à partir des années 1960. Le premier satellite expérimental Navstar a été mis en orbite en 1978. Photo : U.S. Air Force, Wikimedia Commons, Domaine public.
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Le premier satellite GPS expérimental Block I a été lancé en février 1978. Il a fallu quinze ans de plus et des dizaines de lancements pour que le système soit pleinement opérationnel en 1995. Aujourd'hui, le système est continuellement mis à jour avec des générations de satellites plus récentes pour maintenir sa précision. Photo : Paulsava, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0.
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Gladys West a programmé les ordinateurs qui ont calculé la forme précise de la Terre, appelée géoïde. Sans ce modèle mathématique très détaillé, les calculs du GPS ne seraient pas assez précis pour localiser des emplacements à la surface de notre planète. En 2018, elle a été intronisée au Temple de la renommée des pionniers de l'espace et des missiles de l'US Air Force. Photo : Adrian Cadiz, Wikimedia Commons, Public domain.
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Les signaux GPS sont transmis dans la gamme des micro-ondes, plus précisément sur des fréquences connues sous le nom de bande L. Les micro-ondes sont idéales pour cette tâche car elles traversent facilement les nuages, la pluie et les boîtiers en plastique, bien qu'elles peinent face au feuillage dense et aux murs en béton. Les fréquences des ondes courtes sont quant à elles utilisées pour la radiodiffusion internationale longue distance.
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Le Magellan NAV 1000 a marqué l'histoire lors de son lancement en 1989, pesant environ 1,5 livre et coûtant près de 3 000 dollars. Conçu principalement pour les plaisanciers, il ne pouvait fonctionner que quelques heures avec des piles AA. Les premiers modèles de Garmin, comme le GPS 50, ont suivi de peu, donnant le coup d'envoi du marché concurrentiel de la navigation grand public.
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