Une détection plus précise des signaux des pulsars

La navigation se sert des étoiles depuis la nuit des temps, quand les marins utilisaient les constellations du ciel pour retrouver leur route sur les océans. Même si cet art s'est perdu au profit du GPS, les étoiles pourraient bientôt faire leur grand retour grâce à la navigation dite pulsar.

Économie numérique

Les pulsars sont des étoiles à neutrons en rotation ultra-rapide qui émettent un rayonnement électromagnétique observé sur Terre sous forme d'une série de pulsations. Ces signaux étant très stables, les pulsars pourraient ainsi servir de phares spatiaux. Mais, les signaux venant des pulsars pourront-ils un jour remplacer nos satellites GPS, dans le contrôle aérien par exemple? Pour étudier cette possibilité, des chercheurs ont lancé le projet PULSARPLANE(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) (PulsarPlane: Worldwide air transport operations). Si les pulsars peuvent être utiles pour la navigation, ils sont pourtant parfois difficiles à détecter. Les progrès réalisés par le projet dans les domaines de la conception des antennes, des circuits de radiofréquence ou du traitement des signaux ouvrent la voie pour une détection plus rapide et plus précise de ces signaux provenant des étoiles. Le premier obstacle que les partenaires du projet ont dû surmonter est la très faible puissance de ces signaux. Les chercheurs ont proposé d'installer de grands réseaux d'antennes dans les ailes d'avions pour couvrir une grande partie du ciel. La conception d'antennes planes permet de ne pas interférer avec l'aérodynamique des ailes. La différence du temps d'arrivée du signal sur chaque antenne permet ainsi de déterminer sa direction. La nature extrêmement faible de ces signaux exige des structures de détection cohérentes et une synchronisation parfaite. Les partenaires du projet ont analysé différentes architectures de récepteurs radio et évalué leur capacité de réduction des interférences et d'amplification du rapport signal/bruit. Toutes les solutions globales de radiofréquence exigent la mise en place de filtres complexes et de convertisseurs analogique/numérique sophistiqués présentant un taux d'échantillonnage et une résolution élevés. Ils nécessitent également des amplificateurs de RF d'une grande sensibilité pour ne pas contaminer le signal très faible par le bruit. La position des pulsars n'étant pas déterminée avec précision et leur vitesse étant très élevée par rapport à la Terre, un cinquième signal pulsar est nécessaire pour pouvoir déterminer le temps de transmission du signal. Pour prendre en compte le déplacement relatif entre la Terre et les pulsars, les chercheurs doivent élaborer une éphéméride donnant le temps d'arrivée des pulsars sur certaines positions fixes. Les chercheurs ont également étudié en détail deux méthodes de traitement permettant d'extraire l'information en provenance des pulsars: l'élaboration de profils d'oscillations par empilement de phase ou par filtration adaptée. Les signaux pulsars pourront peut-être remplacer le signal GPS à l'avenir; mais pour l'heure, même avec les progrès de cette technologie, le GPS reste plus précis. De très grandes antennes sont malheureusement nécessaires pour la détection de ces signaux très faibles, elles ne pourront par conséquent probablement pas être utilisées dans les avions et encore moins avec des appareils portables.