Conséquences de la guerre en Ukraine: En cas de perturbations du GPS : L'astro-navigation facilitée par une application
Elle est considérée comme le Saint Graal de la navigation et quiconque s'est intéressé de près à l'astronavigation sait qu'elle peut au moins être qualifiée de haute école de localisation. Même ceux qui ont déjà appris à mesurer les angles, à calculer, à ajuster et à dessiner doivent retrouver leur routine après une saison d'hiver sans exercices à sec.
C'est sans doute pour cette raison que l'utilisation du sextant et de la littérature d'accompagnement est un métier en voie de disparition. De moins en moins de skippers se lancent dans la formation au permis de navigation en haute mer, qui exige de telles compétences. Même sur les navires professionnels, la navigation par satellite est devenue suffisante ; aucun capitaine n'a plus besoin d'emporter un sextant, puisqu'il dispose d'un système Ecdis redondant à bord.
Une telle technique fait défaut sur les voiliers, mais là aussi, le traceur GPS a pris le relais depuis longtemps dans toutes ses variantes. Et depuis la mise en service d'autres systèmes satellitaires internationaux, le risque de panne semblait écarté ou tout au plus théorique.
Mais la guerre d'agression menée par Poutine contre l'Ukraine montre qu'Astro n'a pas encore fait son temps. Comme l'a expliqué hier Hauke Schmidt, rédacteur de YACHT, les brouilleurs terrestres des forces armées russes dans le sud de la mer Baltique provoquent actuellement une panne partielle de la localisation des satellites ( Lien direct vers l'article, cliquez ici ! ). L'autorité finlandaise des transports, Traficom, a donc déjà émis un avertissement.
C'est exactement le genre de scénario qu'Helmut Hoffrichter a utilisé pour programmer son application gratuiteCercle de navigation de position a motivé ce projet. Le propriétaire d'un Hanse 575 et abonné de longue date à YACHT, lui-même passionné d'astro, souhaite ainsi réduire largement la complexité de la localisation par les astres et ainsi simplifier radicalement la navigation.
En fait, avec un peu de pratique et quelques bases théoriques, même les non-initiés peuvent se débrouiller avec l'application. Pour obtenir un emplacement, il suffit de mesurer deux angles avec le sextant - et la position s'affiche sur une carte électronique, comme sur un traceur.
On se prive ainsi de la magie de l'astro-navigation, mais on s'épargne toutes les difficultés et, en plus, le risque d'erreur des méthodes classiques d'astro-navigation. L'application n'est pour l'instant disponible que pour les appareils iOS d'Apple ; selon Helmut Hoffrichter, une version Android devrait suivre.
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En route avec le soleil
Par Helmut Hoffrichter
Lorsque j'ai eu mon premier bateau en état de naviguer, la navigation par satellite existait depuis longtemps, mais je voulais pouvoir naviguer comme les anciens navigateurs. J'ai donc acheté un sextant et un livre pour apprendre à le faire et j'ai vite compris comment déterminer un emplacement selon Marcq Saint Hilaire. Mais après la première pause hivernale, tout était à nouveau oublié. L'effort à fournir était énorme par rapport à la navigation par satellite. Les livres de tables, les cartes en papier, les cartes vierges, les calculatrices et les ustensiles de dessin sont une aberration au 21e siècle.
La seule différence entre un astre et un satellite réside dans le fait qu'une étoile, contrairement à un satellite, n'émet pas de signaux radio pour indiquer sa distance à un récepteur. Sa distance par rapport à un lieu doit donc être mesurée à l'aide d'un sextant depuis la Terre. Il n'y a pas d'autres différences que la performance, et un ordinateur n'a que faire de la méthode de mesure de la distance. Dans les deux cas, il peut calculer l'emplacement de manière peu spectaculaire et l'afficher sur une carte électronique sous forme de symbole de navire.
Mais pourquoi ne peut-on pas se passer de la méthode d'altimétrie indirecte et des lignes de foi ? En 100 ans de navigation mondiale, la méthode d'élévation de Saint Hilaire s'est si bien établie qu'elle est aujourd'hui synonyme d'astronavigation. En fait, elle est née d'une nécessité, car il n'y avait pas d'ordinateurs. Mais, chose assez étrange, nous avons aujourd'hui des ordinateurs et les programmes de navigation astronomique imitent tout simplement les étapes compliquées de la construction des lignes de niveau d'autrefois, avec tous les inconvénients que cela comporte.
En outre, un site propre doit d'abord être estimé et les altitudes supérieures à 75° ne peuvent pas non plus être utilisées. Le résultat n'est alors même pas le site, mais simplement un lieu qui aurait été un meilleur lieu d'estimation.
L'application "Circle of Position Navigation" calcule directement la position à partir des points d'intersection de deux cercles d'altitude qui se chevauchent. La fonction de l'appli est basée sur la méthode de Gauss. Elle travaille avec les hauteurs du soleil.
Le soleil ne peut être confondu avec aucun autre astre, c'est donc un astre de navigation sûr. Les étoiles doivent être identifiées, ce qui suppose de l'expérience. Les étoiles ne peuvent également être utilisées pour déterminer la position qu'au crépuscule, car la nuit, l'horizon n'est généralement pas assez clair. Il s'agirait toujours d'une courte période pendant laquelle il faudrait s'orienter rapidement. La lune n'est pas non plus toujours visible le jour. La nuit, elle est même totalement absente, car sa lumière soulève optiquement le ciel, ce qui rend l'observation des étoiles impossible. Dans une application de navigation qui doit être utilisable de manière ad hoc, le soleil est donc le seul astre rationnel pour la navigation.
Dans les paramètres de l'application, une indication de latitude au nord ou au sud de la déclinaison permet de déterminer lequel des points d'intersection possibles doit être calculé comme emplacement. D'autres indications concernent l'utilisation du sextant et la correction de l'index.
Un mode test peut être activé dans les paramètres. Il s'agit d'un second système totalement séparé avec ses propres paramètres de base. Il fonctionne indépendamment et parallèlement à la navigation en cours. Le TestMode permet de jouer mais aussi d'examiner le comportement de n'importe quelle entrée.
Pour naviguer, on utilise le menu "Observations", qui se compose de deux blocs pour une première observation et autant de deuxièmes observations que l'on veut. Dans chaque bloc, il suffit de saisir l'heure d'une observation et l'angle lu sur le sextant.
Il est possible de choisir entre Circle of Position et Noon Latitude. Ainsi, une détermination de la position est également possible avec la latitude de midi. Le chargement du sextant est automatique. Un annuaire nautique n'est pas nécessaire.
Le module Dead Reckoning permet d'enregistrer la distance parcourue dans l'intervalle entre les observations. Après chaque virement de bord, empannage ou correction durable de la vitesse ou du cap, il convient donc d'entrer les données actuelles du cap et de la vitesse. Si nécessaire et connu, les courants marins peuvent également être pris en compte.
Un module cartographique permet de télécharger en ligne les cartes de la zone de navigation envisagée dans une plus grande résolution. Ces cartes sont ensuite disponibles hors ligne. Le graphique met en évidence l'essence de l'astro-navigation en représentant également les cercles d'altitude. Toutes les lignes du graphique ont une signification précise, indiquée par des couleurs et des formes.
La véritable méthode de Gauss n'a pas été transmise dans la littérature nautique. Nous jetons donc un bref coup d'œil à l'histoire :
Au 16e siècle, Tycho Brahe, un astronome danois, a utilisé une méthode lui permettant de déduire la position d'une étoile inconnue à partir des positions de deux étoiles connues. La même constellation se présente si le zénith d'un navire inconnu devait être déduit des positions de deux corps célestes connus. Les positions du zénith sur la sphère céleste et du point image sur la Terre sont finalement des projections identiques.
De là est née la recherche d'une solution mathématiquement simple au problème dit des deux hauteurs. Des mathématiciens et des scientifiques célèbres comme Leonhard Euler et Daniel Bernoulli ont participé à cette recherche. Mais à l'époque, les mathématiques ne faisaient pas partie du métier de marin et il n'a donc pas été possible de trouver une solution praticable et adaptée à la navigation.
La recherche de solutions possibles est devenue un défi intellectuel. Alors que de nombreux auteurs cherchaient, en évitant la trigonométrie sphérique, des méthodes pour calculer la largeur ϕ à partir d'autres éléments d'un modèle graphique connu en soi, Carl Friedrich Gauss a suivi une toute autre voie. Au lieu d'un modèle visuel, il a utilisé un modèle abstrait. Il s'agissait d'un système d'équations qui décrivait clairement le dessin.
Dans ce système d'équations, la latitude ϕ et l'angle horaire τ sont les inconnues à calculer. Sa résolution, datant de 1808, se composait de six formules claires qui auraient même permis un calcul logarithmique direct.
Les formules sont optimales dans leur application. Ainsi, il n'est pas nécessaire de tenir compte du fait que les hauteurs ont été observées le matin ou l'après-midi ou que les heures d'observation dépassent une date actuelle.
Selon la compréhension actuelle, le temps intermédiaire des observations, exprimé en degrés, est 𝜃 = Grt' - Grt. Le point d'intersection sud Y des cercles de hauteur est calculé en utilisant W comme valeur négative.
La longitude du site est la somme de τ et de l'angle de Greenwich Grt, et il ne reste plus qu'à la diviser en longitudes ouest (-λ*) et est (360° - λ*).
La méthode gaussienne est idéale pour la numérisation. Il n'y a pas besoin d'estimer le site, il n'y a pas de limite de hauteur et le résultat est mathématiquement exact.
Les formules de résolution étaient toutefois encore bien plus abstraites que l'approche par formule et personne n'était en mesure d'en déduire une idée. Gauss était bien trop en avance sur son temps. Gauss a également calculé l'angle horaire τ qui, après addition avec l'angle sidéral, donne l'heure, à partir de laquelle la longitude pouvait être déterminée.
Cependant, ce temps calculé est issu des temps d'observation. Il n'est donc pas possible de déterminer la longitude sans chronomètre avec la méthode de Gauss.
Les formules sont optimales dans leur application. Ainsi, il n'est pas nécessaire de tenir compte du fait que les hauteurs ont été observées le matin ou l'après-midi ou que les heures d'observation dépassent une date actuelle.
Selon la compréhension actuelle, le temps intermédiaire des observations, exprimé en degrés, est 𝜃 = Grt' - Grt. Le point d'intersection sud Y des cercles de hauteur est calculé en utilisant W comme valeur négative.
La longitude du site est la somme de τ et de l'angle de Greenwich Grt, et il ne reste plus qu'à la diviser en longitudes ouest (-λ*) et est (360° - λ*).
La méthode gaussienne est idéale pour la numérisation. Il n'y a pas besoin d'estimer le site, il n'y a pas de limite de hauteur et le résultat est mathématiquement exact.
