GPS et Effondrement : Survivra-t-il et Combien de Temps ?

Le monde est devenu trop dépendant du GPS. Parfois d’une manière surprenante qui a plus à voir avec le chronométrage précis qu’avec la simple localisation. Il est donc utile de comprendre quels types de menaces peuvent affecter le GPS. En cas d’effondrement, il faudra rapidement se diriger vers son lieu de refuge. Cependant, comment peut-on se repérer ? Combien de temps le GPS continuera à fonctionner pour les personnes sur le terrain dans une situation d’effondrement ?

Nous avons contacté plusieurs experts pour en savoir plus, y compris le service de presse de la US Air Force (Force Aérienne des Etats-Unis), qui gère le GPS.

En Résumé :

• Le réseau GPS doit être constamment ajusté par des liaisons montantes depuis le sol.
• Ces mises à jour quotidiennes apportent souvent de petits ajustements de l’ordre de la microseconde aux horloges utilisées dans le système. En effet, il faut tenir compte de facteurs tels que la dérive orbitale et la façon dont le temps se déplace différemment en orbite (merci la relativité générale !) Ces petits ajustements font une grande différence dans l’espace.
• Si la maintenance au sol s’arrête, des problèmes commenceront à apparaître en quelques heures ou quelques jours. Le GPS deviendra totalement inutile au bout d’un an environ.
• On sait que la précision de la localisation sera faussée d’environ un demi kilomètre en deux semaines. Au bout de six mois, elle sera faussée d’environ 10 km.
• En plus de cela, les autres menaces majeures sont les attaques malveillantes de pays comme la Russie et l’Iran. En effet, l’usurpation du GPS est étonnamment facile ! Mais il faut aussi prendre en compte les phénomènes de « météorologie spatiale » comme les éruptions solaires.

Comment le GPS fonctionne-t-il ?

Les travaux sur le GPS ont commencé dans les années 1970, mais il n’est devenu pleinement opérationnel qu’en 1993. Et même à cette époque, les civils n’ont pas pu accéder à tous les pouvoirs du GPS avant 2000.

Le GPS est une merveille d’ingénierie, contrôlée par l’armée américaine et exploitée par la Force spatiale des Etats-Unis. Cependant, nous tombons sur l’Air Force lorsque nous appelons pour nous renseigner sur le GPS, probablement parce que la Space Force est toute nouvelle et encore en transition.

Le réseau se compose de 31 satellites d’âges différents. Ceux-ci gravitent autour de la Terre deux fois par jour à une altitude de plus de 19 000 km.

Un seul satellite n’est pas joignable d’un endroit pendant très longtemps. Donc le fait d’avoir un ciel plein de satellites permet d’en avoir toujours un à portée de main.

L’une des clés du GPS est que chaque satellite est équipé d’une horloge atomique permettant un chronométrage précis. Les satellites synchronisent leurs temps entre eux et sont régulièrement corrigés par des stations de contrôle au sol. La précision est indispensable : même de petites dérives dans les horloges peuvent poser de gros problèmes.

Les stations de contrôle au sol

16 stations de contrôle au sol réparties sur toute la planète gèrent les satellites.. Il y en a six exploitées par la US Air Force et dix exploitées par la National Geospatial-Intelligence Agency. La station de contrôle principale se situe sur la base aérienne de Schriever à Colorado Springs, dans le Colorado.

Les stations au sol sont positionnées de manière stratégique. En effet, chaque satellite est vu à partir d’au moins trois stations de contrôle à tout moment. Trois est un chiffre important pour la triangulation, qui est la façon dont le GPS calcule votre position lorsqu’il est combiné à des horodatages très précis.

Ces stations de contrôle au sol sont essentielles pour surveiller la santé des satellites et corriger l’heure et l’orbite si nécessaire. En outre, quatre antennes mettent régulièrement à jour les horloges des satellites, comme l’explique Scientific American :

Le GPS actuel est un réseau de 31 satellites connu sous le nom de Navstar, exploité par les escadrons spatiaux de l’armée de l’air américaine. Pour maintenir la précision, les escadrons transmettent le Temps universel coordonné aux satellites, via un réseau de quatre antennes allant de Cap Canaveral à l’atoll de Kwajalein, jusqu’à trois fois par jour lorsque les satellites les survolent. Grâce à la charge utile d’horloges atomiques de chaque satellite, l’heure qu’ils donnent est précise à moins de 40 nanosecondes, après ajustement pour tenir compte de la relativité générale, qui fait que les horloges des satellites tournent environ 45 microsecondes par jour plus vite que les horloges sur Terre, et de la relativité spéciale, qui les fait tourner sept microsecondes plus lentement.

Il existe des alternatives, comme le système russe GLONASS, mais le GPS n’interagit pas avec lui. De plus, compte tenu des relations actuelles entre les États-Unis et la Russie, il est peu probable que cela se produise dans un avenir proche. L’Europe possède son propre système Galileo et la Chine dispose de la constellation de satellites de positionnement BeiDou.

Que se passe-t-il en cas de défaillance du GPS ?

La liste des façons dont le GPS s’est intégré dans la vie quotidienne est sans fin, et des industries entières s’arrêteraient sans lui. En cas d’effondrement, il est important de savoir ce qu’il se passera si le GPS ne fonctionne plus. Malgré 20 ans d’efforts, il n’existe toujours pas de système de secours pour le GPS. Les membres du Congrès et d’autres organismes de surveillance continuent de se battre pour que l’on mette en place une solution de rechange.

La défaillance du GPS peut être grave…

En janvier 2016, l’Air Force a accidentellement téléchargé une heure incorrecte lors de la mise hors service d’un satellite. Bien que l’erreur ne soit que de 13 microsecondes, elle a causé des problèmes dans le monde entier, pendant des jours. Les réseaux de télécommunications mondiaux ont lâché, les équipements radio des premiers secours ont cessé de fonctionner dans certaines zones des États-Unis et du Canada. La radio numérique de la BBC a été interrompue pendant deux jours, et des problèmes ont même été détectés dans les réseaux électriques. Il a suffi d’une erreur de 13 microsecondes pour que tout cela se produise.

Le chronométrage et la synchronisation sont devenus une fonction essentielle du GPS. On utilise le GPS pour synchroniser les tours de téléphonie cellulaire, horodater les transactions financières, calibrer les systèmes de radar Doppler. Mais également pour synchroniser les caméras de cinéma, synchroniser les réseaux informatiques et horodater les moniteurs sismiques. Les opérateurs de radio amateur l’utilisent aussi pour le logiciel JS8Call, un mode numérique populaire auprès des personnes se préparant à l’effondrement.

Les services de taxi et de covoiturage dépendent du GPS pour localiser et suivre les voitures. Les services d’urgence utilisent le GPS pour suivre les véhicules des premiers intervenants et les diriger vers les appels d’urgence. Les grues des ports d’expédition dépendent du GPS pour décharger les navires, et comme nous l’avons tous appris du Covid, notre système de stockage « juste à temps » est incroyablement sensible aux crises.

…et nous ne sommes pas assez préparés

GCN, un média qui couvre les infrastructures informatiques gouvernementales, a publié un rapport troublant affirmant que les infrastructures critiques ne sont pas prêtes à faire face aux éventuelles perturbations du GPS. Un rapport du gouvernement britannique de 2017 a estimé qu’une panne de GPS de cinq jours coûterait au Royaume-Uni plus de 7 milliards de dollars américains.

Le brouillage ou l’usurpation de signaux, c’est comme tenir un aimant sur une boussole

La principale menace pour le GPS est le brouillage ou l’usurpation. Le GPS n’ayant pas été conçu dans un souci de sécurité et le signal des satellites GPS étant très faible, il est très facile pour les stations terrestres d’interférer avec ces signaux. Ceci s’est déjà produit à de multiples reprises au fil des années.

Quelques exemples :

• Décembre 2011 : L’Iran a utilisé l’usurpation du GPS pour capturer un drone américain.
• Été 2013 : Une équipe de recherche de l’Université du Texas a détourné un yacht en usurpant un signal GPS.
• 5 août 2016 : Le vol 905 de Cathay Pacific a perdu son signal GPS alors qu’il se rendait de Hong Kong à Manille. En juillet et août 2016, l’Organisation de l’aviation civile internationale a reçu plus de 50 rapports d’interférences GPS à l’aéroport de Manille.
• Juin 2019 : un avion de passagers dans l’Idaho a failli s’écraser contre une montagne. La cause probable était des interférences GPS malveillantes.
• Juin 2019 : les signaux GPS à l’aéroport Ben Gurion d’Israël ont failli à plusieurs reprises. Israël a blâmé la Russie pour une attaque par mystification qui a envoyé des fausses données de localisation aux pilotes. La Russie a nié toute implication pour cette attaque. Cependant, une étude de 2019 menée par C4ADS a recensé près de 10 000 incidents d’usurpation du GPS russe.

Le film de James Bond Tomorrow Never Dies (1997) se base sur cette idée :

Il est vraiment facile d’usurper les données GPS. Vous pouvez même le faire vous-même avec une radio définie par logiciel appelée HackHF. Voici une vidéo YouTube qui montre comment cela fonctionne :

On sait que des enfants ont utilisé HackRF pour tricher au jeu Pokemon Go. C’est malheureusement aussi simple que cela.

Les tempêtes solaires peuvent perturber le GPS

Une impulsion électromagnétique peut provenir d’armes nucléaires ou d’éruptions solaires. Dans ce cas, l’énergie de l’impulsion électromagnétique libérée par le soleil dans une éjection de masse coronale peut perturber les satellites GPS. En effet, les signaux radio sont particulièrement sensibles à la météo spatiale, comme le sait tout radioamateur.

Le soleil passe par des cycles d’activité de taches solaires, appelés le cycle solaire. Nous sortons actuellement d’un minimum solaire, mais il y a quelques années, lors du dernier maximum solaire, on craignait une défaillance du GPS. Comme la NASA l’a écrit en 2013 :

« Les éruptions solaires peuvent altérer temporairement la haute atmosphère, créant des perturbations dans la transmission des signaux, par exemple d’un satellite GPS vers la Terre, ce qui entraîne un décalage de plusieurs mètres. »

En effet, une grande éruption solaire a presque perturbé le GPS en 2017. « Les rayonnements nocifs d’une éruption ne peuvent pas traverser l’atmosphère terrestre pour affecter physiquement les humains au sol. Cependant (lorsqu’ils sont suffisamment intenses), ils peuvent perturber l’atmosphère dans la couche où voyagent les signaux GPS et de communication », a déclaré la NASA dans un communiqué.

Heureusement, ces préoccupations sont restées jusqu’à présent théoriques plutôt que réelles. Mais un jour ou l’autre, une grande éruption solaire ou une redoutable éjection de masse coronale pourrait perturber les communications GPS.

Stations terrestres abandonnées

Imaginons que des zombies arrivent et que, par conséquent, les 16 stations de contrôle au sol se retrouvent abandonnées. Combien de temps le GPS continuerait-il à fonctionner ?

La bonne nouvelle est que les satellites GPS durent physiquement longtemps, souvent beaucoup plus longtemps que prévu. Garmin, fabricant de nombreux produits GPS, affirme que chaque satellite est conçu pour durer dix ans. Mais USA-132 a été lancé en 1997 et est toujours en service !
La mauvaise nouvelle est que, sans une correction constante de la part du contrôle au sol, les satellites se désynchroniseraient et deviendraient inutiles. Le Dr Lewis Dartnell, astrobiologiste à l’université de Westminster, a déclaré dans son livre de 2014 intitulé The Knowledge : Comment reconstruire la civilisation à la suite d’un cataclysme :

Alors que les stocks de carburant et le vol de pièces détachées permettront aux voitures, aux avions et aux bateaux de fonctionner pendant un certain temps, les appareils de navigation GPS modernes dont nous sommes devenus si dépendants tomberont en panne étonnamment vite après que les satellites auront perdu la liaison montante régulière avec leur centre de commande. La précision de la position tombera à environ un demi-kilomètre dans les deux semaines suivant l’effondrement. Dans les six mois, elle tombera à environ 10 kilomètres, et le système sera totalement inutile en quelques années seulement. En effet, les satellites dériveront de plus en plus de leurs orbites coordonnées avec précision.

Le Dr Dartnell a déclaré que depuis la publication du livre, rien n’avait changé. C’est à peu près la même chose qu’il y a des années.

Dans une situation d’effondrement vous pourriez vous fier au GPS, peut-être temporairement, mais vous devriez utiliser des points de repère. En effet, cela vous permettra de vérifier régulièrement la précision du système et faire les ajustements nécessaires. Nous espérons que cet article vous aidera dans votre préparation. Et pour mieux vous en sortir en cas d’effondrement, améliorez ces 10 compétences du survivalisme urbain à maitrîser avant l’effondrement.

Traduction libre de l’article How long will GPS last if SHTF? What can break GPS? de The Prepared

Photos : Personnes photo créé par lookstudio – fr.freepik.com Ingo Joseph sur Pexel, U.S. Govt Source, Public domain, via Wikimedia Commons, Asparuh Kamburov sur Flickr, vidéo Tomorrow Never Dies (1997) – US Military Base, GPS Spoofing With The HackRF On Windows sur Youtube