Le X-37B, un avion spatial militaire américain énigmatique, entamera sa huitième mission le 21 août 2025. Bien que de nombreuses activités demeurent secrètes, ce véhicule d'essai orbital constitue une plateforme de choix pour des expérimentations avancées. Une en particulier se démarque : un système de navigation potentiellement alternatif au GPS, qui utilise les principes de la science quantique. Ce « capteur inertiel quantique » pourrait potentiellement changer la donne pour la navigation dans des contextes où le GPS n'est pas accessible ou est défaillant.

Pourquoi le GPS ne suffit-il plus pour naviguer ?

Les systèmes satellitaires tels que le GPS sont désormais incontournables dans notre vie de tous les jours, allant des applications de navigation sur smartphone à la gestion logistique aérienne et maritime.

Toutefois, le GPS n'est pas infaillible et surtout, il n'est pas omniprésent. Dans l'espace, en particulier au-delà de l'orbite de la Terre, les signaux GPS perdent en fiabilité, voire disparaissent complètement. C'est aussi vrai sous l'eau, où les sous-marins sont complètement privés d'accès.

Cependant, ce n'est pas seulement dans ces contextes extrêmes que le problème se pose : même sur notre propre planète, les signaux GPS peuvent être brouillés, falsifiés (dans le but de tromper un récepteur concernant sa localisation) ou complètement neutralisés, par exemple en temps de guerre. Dans ces situations, il est impératif de disposer de systèmes de navigation autonomes, sans dépendre d'aucun signal extérieur, pour garantir la robustesse des opérations essentielles.

Comment la navigation quantique pourrait-elle assurer la continuité ?

Au centre de cette avancée se trouve la physique quantique, fréquemment reliée à des notions bizarres telles que les particules se comportant comme des ondes ou le fameux chat de Schrödinger.

Sous des conditions de températures extrêmement froides, avoisinant le zéro absolu, les atomes se conforment à ces principes quantiques et ont la capacité d'exister dans plusieurs états en même temps.

Le X-37B est équipé d'un capteur inertiel quantique qui emploie une méthode nommée interférométrie atomique. Des lasers précisément ajustés fragmentent chaque atome en un état de superposition, entraînant son déplacement simultané sur deux trajectoires. Ces deux trajectoires se chevauchent, formant un motif qui renferme des informations précises sur l'influence de l'environnement sur la trajectoire de l'atome.
Des modifications mineures de mouvement, telles que des rotations ou des accélérations du capteur, laissent des traces détectables sur ces « ondes atomiques ». Cette méthode présente une sensibilité nettement supérieure aux systèmes de navigation inertielle traditionnels et, étant donné que les atomes sont identiques et stables, elle est beaucoup moins susceptible de dériver ou de comporter des erreurs.

Quels sont les enjeux pour le futur de la navigation et de l'exploration dans l'espace ?

La mission du X-37B représente la première tentative d'expérimenter ce degré de navigation inertielle quantique dans l'espace.
Bien que les précédentes missions aient prouvé la physique de l'interférométrie atomique en orbite, le but de l'expérience du X-37B est d'explorer son utilisation pratique pour des missions concrètes et prolongées.

Cela a des conséquences significatives pour les missions spatiales, tant militaires que civiles. Pour la Force spatiale américaine, cela représente une avancée vers une plus grande robustesse opérationnelle, notamment en situation de brouillage du GPS.
Pour les futures missions d'exploration spatiale, que ce soit vers la Lune, Mars ou les confins de l'espace où l'autonomie est essentielle, un système de navigation quantique pourrait constituer un élément central ou une solution de repli fiable en cas d'absence de signaux provenant de la Terre. La navigation quantique fait partie d'un courant plus vaste de technologies quantiques qui vont du milieu de recherche à des applications pratiques, grâce à des investissements considérables de pays tels que les États-Unis, la Chine et le Royaume-Uni. Des essais aériens et sous-marins encourageants ont déjà été menés.

Foire Aux Questions (FAQ)

Qu'est-ce que le X-37B et quel est son objectif principal ?


Le X-37B, un aéronef spatial militaire américain classé secret, sert de plateforme expérimentale pour des recherches avancées en orbite. Sa huitième mission, qui a été lancée le 21 août 2025, a pour objectif principal de tester un nouveau système de navigation quantique, ainsi que des technologies de communication laser entre satellites.

Quel est le principe de la navigation quantique et quelles sont les raisons de son grand potentiel ?


La navigation quantique s'appuie sur des capteurs inertiels quantiques qui exploitent l'interférométrie atomique. En tirant parti du mouvement ondulatoire des atomes à température extrêmement basse, elle est capable de repérer les plus petits mouvements avec une exactitude largement supérieure aux systèmes traditionnels. Elle est prometteuse car elle offre une navigation autonome, indépendante du GPS, un atout majeur pour les contextes où les signaux externes sont inexistants ou défaillants.

Quels bénéfices peut-on tirer d'un système de navigation qui n'est pas basé sur le GPS ?


Un système de navigation qui ne dépend pas du GPS offre une plus grande résilience, spécialement dans les régions où le GPS n'est pas accessible (espace lointain, sous-marin) ou exposé à des risques (brouillage, coupure en temps de conflit). Il offre une indépendance vitale pour les missions spatiales éloignées. Il assure une localisation précise et une navigation stable, même sans signaux externes, ce qui améliore la sécurité et l'efficacité des opérations.