Le 30 juillet, un séisme de magnitude 8,8 au large de la péninsule russe du Kamtchatka a déclenché un tsunami qui s'est propagé à travers l'océan Pacifique.
En plus des alertes provenant des centres sismiques et des capteurs de pression des océans profonds, les scientifiques ont reçu une alerte précoce provenant d'un endroit surprenant : la haute atmosphère.
Il s'avère que la correction des erreurs du système de positionnement global (GPS), ce qui aide votre voiture à savoir où aller, peut aider à détecter les tsunamis.
Envoi de signaux
Le GPS fonctionne en mesurant le temps nécessaire à un signal pour voyager entre un récepteur, par exemple votre téléphone, et plusieurs satellites GPS dans l'espace.
Ces signaux se propagent à la vitesse de la lumière, qui est constante. Cela signifie que votre récepteur peut calculer à quelle distance se trouvent les satellites, s'il sait combien de temps il a fallu au signal pour vous parvenir.
Une fois que votre téléphone sait à quelle distance vous vous trouvez de plusieurs satellites GPS, il peut déterminer où il se trouve. Ce processus est appelé trilatération.
Malheureusement, les signaux GPS sont affectés par la haute atmosphère, l’ionosphère. L'ionosphère contient de nombreux électrons libres se déplaçant sous forme de plasma.
Les signaux radio entre les récepteurs GPS au sol et les satellites dans l'espace interagissent avec les électrons libres, les ralentissant et mettant plus de temps à atteindre votre téléphone.
Étant donné que la lumière se déplace si vite, un retard de quelques millisecondes seulement peut entraîner une erreur de précision de plusieurs mètres.
Les électrons surfent sur la vague
Pour cette raison, les opérateurs GPS consacrent beaucoup d’efforts à étudier l’ionosphère et à surveiller son activité, essayant finalement d’estimer le nombre total d’électrons..
Une fois que vous pouvez estimer cela, votre récepteur GPS peut soustraire le délai pour corriger les erreurs introduites par l'ionosphère.
L'ionosphère est très variable, affectée par les activités solaires, les cycles diurnes et nocturnes et le mouvement général de l'atmosphère elle-même.
Lors d'un tsunami, une vaste zone de la surface de l'océan monte et descend en un seul mouvement, ce qui pousse une quantité importante d'air au-dessus d'elle.
Ces ondulations dans l’atmosphère s’élèvent jusqu’à l’espace où elles provoquent des ondulations dans l’ionosphère, qui peuvent ensuite être détectées par les appareils de navigation mondiaux.
Préavis d'un jour
C'est là que la technologie GUARDIAN de la NASA entre en scène.
Comme tous les projets de la NASA, c'est un acronyme torturé. GUARDIAN signifie GNSS Upper Atmospheric Real-time Disaster Information and Alert Network.
GNSS signifie Global Navigation Satellite System, dont le GPS est un exemple.
Le 29 juillet, les chercheurs venaient d'installer un système automatisé pour GUARDIAN. Il vérifierait constamment les données de l’ionosphère et enverrait une notification aux scientifiques si quelque chose d’intéressant se produisait.
Dès le lendemain, il a détecté des ondulations dans l’ionosphère provoquées par le séisme du Kamtchatka moins de 20 minutes après son survenu.
Cela a permis d'émettre un avertissement de 40 minutes avant que le tsunami n'atteigne les zones peuplées du Pacifique.
Technologie spatiale sur Terre
Pendant ce temps, le satellite franco-américain SWOT (Surface Water and Ocean Topography) est passé au-dessus de la planète pendant que le tsunami se déplaçait.
Entre autres choses, SWOT mesure la hauteur de la surface de l'océan par rapport à sa moyenne et détecte clairement la présence du tsunami. Il a fourni une confirmation et un retour précieux aux modèles océanographiques de ces vagues.
Cette incroyable étude de cas montre à quel point la technologie spatiale a des applications bien plus proches du sol qu’on ne le pense.
